CN107454645B - 基于波束的毫米波通信系统中的方法、基站以及用户设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了基于波束的毫米波通信系统中的方法、基站以及用户设备。在本公开的一个实施例中，提供了一种由基于波束的毫米波通信系统中的基站实施的用于移动管理的方法，所述方法包括：从用户设备接收针对所述移动管理的请求；响应于所述请求，分配用于传输波束切换请求的专用资源；向所述用户设备发送所分配的所述专用资源的第一指示；以及在所述专用资源上从所述用户设备接收所述波束切换请求，所述波束切换请求指示所述用户设备将切换至的目标波束。

Description

基于波束的毫米波通信系统中的方法、基站以及用户设备
技术领域
本发明概括而言涉及无线通信领域，更具体而言，涉及基于波束的毫米波通信系统中的方法、基站以及用户设备。
背景技术
毫米波通信(Millimeter Wave Communication，MMC)被视为5G无线网络中的关键技术，这是因为其能够例如提供巨大的可用带宽来支持超过10Gbps的数据传输。然而，在毫米波通信带宽上，无线电波在传输信道质量方面存在很大挑战。由于无线电波具有较窄的波长，能够灵活地在毫米波通信带宽上以可接受的尺寸来实现大规模的天线阵列。基于大规模的天线阵列，能够使用波束成形技术来对抗严重的传输损耗，改善信道质量并且提高系统性能。
已经多方面地研究了毫米波的大规模MIMO系统(其将毫米波系统和大规模的MIMO技术完美地集成在一起)，诸如混合模拟/数字波束成形技术、参考序列设计，以协助用户设备(user equipment,UE)获悉信道状态信息(CSI)和进一步的数据解调。由于在毫米波系统中使用大型的天线阵列，在发射机侧需要更精确的CSI来设计混合波束成形设计，以用于UE随机接入和数据传输。在5G网络中将优先地布置时分复用(TDD)系统。在TDD系统中，能够利用在上行信道与下行信道之间的信道互易性来获取精确的CSI，以支持混合波束成形设计和多UE调度和资源分配。
在TDD毫米波的大规模MIMO系统中，混合波束成形被设计为支持UE接入和数据传输。混合波束成形包括由相移器实施的在射频侧的模拟波束成形和基带中的数字波束成形。模拟波束用于改善整个带宽并且增加信道质量。模拟波束属于宽带波束成形。然而，数字波束用于数据传输，并且在不同的频率资源上可以变化。数字波束属于窄带波束成形。为了扩大毫米波的大规模MIMO小区的小区覆盖范围和简化混合波束成形流程，提出了基于波束的毫米波蜂窝系统。
在基于波束的毫米波小区中，预先定义模拟的波束成形器，并且其以长的时间段来变化。在一个毫米波小区中，每个模拟波束具有统一的波束索引。这意味着一个毫米波小区被分为对应于模拟波束的多个分区，并且每个波束复用相同的系统资源。基于波束的毫米波小区能够提供巨大的容量来支持密集的UE传输。然而，该系统最初设计用于小区覆盖范围中的静态UE或者低速的UE。每个波束具有窄的覆盖范围，而快速移动的UE将在短的时间段内穿过多个波束。因此，需要一种移动管理方案来支持波束切换。
发明内容
为了解决以上以及其他潜在问题，本公开的实施例提出了一种基于波束的毫米波通信系统中的用于移动管理的方法，以及相应的基站和用户设备。
在本公开的第一个方面，提供了一种由基于波束的毫米波通信系统中的基站实施的用于移动管理的方法。该方法包括：从用户设备接收针对移动管理的请求；响应于请求，分配用于传输波束切换请求的专用资源；向用户设备发送所分配的专用资源的第一指示；以及在专用资源上从用户设备接收波束切换请求，波束切换请求指示用户设备将切换至的目标波束。
根据本公开的一个实施例，该方法还包括：广播表明基站是否支持移动管理的第二指示。
根据本公开的一个实施例，广播第二指示包括：在物理广播信道上的主信息块中广播第二指示，第二指示在主信息块中占用1比特。
根据本公开的一个实施例，分配专用资源包括：根据请求的数目来分配专用资源。
根据本公开的一个实施例，根据发送请求的用户设备的数目来分配专用资源包括：如果发送请求的用户设备的数目在第一预定时间段内低于预定阈值，则分配特殊子帧的时频资源的至少一部分作为专用资源；以及如果发送请求的用户设备的数目在第一预定时间段内在预定阈值以上，则分配正常子帧的时频资源的至少一部分作为专用资源。
根据本公开的一个实施例，分配专用资源包括：为基于波束的毫米波通信系统中的所有的波束分配相同的专用资源。
根据本公开的一个实施例，分配专用资源包括：为基于波束的毫米波通信系统中的各个波束分配不同的专用资源。
根据本公开的一个实施例，为基于波束的毫米波通信系统中的各个波束分配不同的专用资源包括：为基于波束的毫米波通信系统中的各个波束分配在时域和频域的至少一个上不同的专用资源。
根据本公开的一个实施例，分配专用资源包括：分配特定于用户设备的专用资源。
根据本公开的一个实施例，方法还包括：响应于波束切换请求，向用户设备发送确认消息。
根据本公开的一个实施例，向用户设备发送确认消息包括：通过用户设备的服务波束和目标波束中的至少一个向用户设备发送确认消息。
根据本公开的一个实施例，该方法还包括：通过目标波束与用户设备进行通信。
在本公开的第二个方面，提供了一种由基于波束的毫米波通信系统中的用户设备实施的用于移动管理的方法。该方法包括：向基站发送针对移动管理的请求；从基站接收用于传输波束切换请求的专用资源的第一指示；确定是否要实施波束切换；以及响应于确定要实施波束切换，在专用资源上向基站发送波束切换请求以指示用户设备将切换至的目标波束。
根据本公开的一个实施例，该方法包括监控一组波束的传输质量，该组波束包括用户设备的服务波束和至少一个邻近波束；并且确定是否要实施波束切换包括：如果在第二预定时间段内至少一个邻近波束中的一个邻近波束的传输质量高于服务波束的传输质量，则将该邻近波束确定为目标波束，并且确定实施波束切换。
根据本公开的一个实施例，确定是否要实施波束切换包括：如果发生动态阻挡或静态阻挡，则将用户设备的邻近波束确定为目标波束，并且确定实施波束切换。
根据本公开的一个实施例，该方法还包括：从基站接收表明基站是否支持移动管理的第二指示；并且向基站发送移动管理请求包括：响应于第二指示表明基站支持移动管理，向基站发送移动管理请求。
根据本公开的一个实施例，在专用资源上向基站发送波束切换请求包括：通过与用户设备的服务波束中的其他用户设备竞争服务波束的专用资源，向基站发送波束切换请求。
根据本公开的一个实施例，在专用资源上向基站发送波束切换请求包括：通过与目标波束中的其他用户设备竞争目标波束的专用资源，向基站发送波束切换请求。
根据本公开的一个实施例，该方法还包括：从基站接收确认消息；以及响应于确认消息，切换至目标波束并且通过目标波束与基站进行通信。
根据本公开的一个实施例，该方法还包括：还包括：响应于在第三预定时间段内未从基站接收确认消息，确定竞争周期、竞争策略以及放弃竞争中的至少一个。
根据本公开的一个实施例，从基站接收确认消息还包括：通过用户设备的服务波束和目标波束中的至少一个，从基站接收确认消息。
根据本公开的一个实施例，向基站发送针对移动管理的请求包括：在接入基站时，向基站发送针对移动管理的请求。
在本公开的第三个方面，提供了一种基站。该基站包括：处理器和存储器，存储器包括能够由处理器运行的指令，处理器被配置为使得基站执行根据本公开的第一个方面的所述方法。
在本公开的第四个方面，提供了一种用户设备。该用户设备包括：处理器和存储器，存储器包括能够由处理器运行的指令，处理器被配置为使得用户设备执行根据本公开的第二个方面所述的方法。
通过下文的描述将会理解，依据本公开的移动管理方案能够支持基于波束的毫米波通信系统中的高速用户。由此，使用中央的移动管理能够很好地同时服务基于波束的毫米波蜂窝系统中的静态的UE(例如5G UE)和高速的UE(例如5G UE)。相应的益处将在下文详细描述。
附图说明
通过以下参考下列附图所给出的本公开的具体实施方式的描述之后，将更好地理解本公开，并且本公开的其他目的、细节、特点和优点将变得更加显而易见。在附图中：
图1示出了根据本公开的一个实施例的基于波束的毫米波通信系统100的场景图；
图2示出了根据本公开的一个实施例的在基于波束的毫米波通信系统中用于移动管理的方法200的流程图示；
图3示出了根据本公开的一个实施例的专用资源分配示意图；
图4示出了根据本公开的另一个实施例的专用资源分配示意图；
图5示出了根据本公开的又一个实施例的专用资源分配示意图；
图6示出了根据本公开的一个实施例的波束内UE竞争示意图；
图7示出了根据本公开的一个实施例的波束间UE竞争示意图；
图8示出了由基于波束的毫米波通信系统中的eNB实施的用于移动管理的方法800的流程图；
图9示出了由基于波束的毫米波通信系统中的UE实施的用于移动管理的方法900的流程图；
图10示出了根据本公开的实施例的在基于波束的毫米波通信系统中用于移动管理的装置1000的方框图；
图11示出了根据本公开的实施例的在基于波束的毫米波通信系统中用于移动管理的装置1100的方框图；以及
图12示出了适合实现本公开的实施例的设备1200的方框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例实施方式。虽然附图中显示了本公开的某些示例实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如上所述，需要一种移动管理方案来支持基于波束的毫米波蜂窝系统中的波束切换。发明人注意到传统的方案具有很多缺点。首先是等待时间过长。根据小区层面的RRC的配置，波束中的激活的UE监控服务波束的质量和邻近波束的质量。同时，UE还通过盲解码来监控PDCCH，以获得在分配的资源上的PDCCH信息，用于上行传输。如果成功地解码PDCCH并且获得上行资源信息，UE将测量报告返回至基站(eNB)并且等待来自eNB的波束切换决定。如果PDCCH解码失败，则UE需要等待反馈，直至成功地解码PDCCH并且获得上行传输资源。无论测量报告的模式是周期性的还是周期性的，能够使用一个预先定义的时隙和资源用于在PUSCH上的反馈测量报告。此外，波束切换与否由eNB决定，在获得eNB的反馈之前，UE是无意识的。在此，用于波束切换决定的模糊的并且冗长的时间段将影响快速移动的UE的性能。此外，解码的成功与否以及反馈的不确定性都将使得波束切换的时间延长。
此外，系统上行中的大量的负荷。传统的方案适于大的覆盖范围的系统。然而，在毫米波系统中，覆盖范围较小，更多的UE和高频率的反馈将增加上行负荷，并且降低系统传输效率。而且，静态或动态的阻挡(blockage)。在毫米波的大规模MIMO小区中，应当认真地考虑静态阻挡和动态阻挡。当移动的UE被静态阻挡或动态阻挡暂时阻挡时，其信道质量将快速下降，在最坏情形下甚至会丢失与小区的连接。在这种情况下，UE需要很长时间来重新建立与小区/波束的链接，以从eNB接收RRC信令并且进行CSI测量报告反馈。因此，在波束切换之前，需要很长时间。
可见，传统方案都是以eNB为中心的，也即，eNB来决策是否需要进行波束切换，何时进行波束切换并且通知UE，并且需要大量的UE反馈和较长的决策延迟时间。
因此，所有这些情况表明传统的以eNB为中心的解决方案并不适于基于波束的毫米波蜂窝系统，尤其不适于在基于波束的毫米波蜂窝系统中的高速UE需要进行波束切换的情形。因此需要设计用于基于波束的毫米波系统的更有效的移动管理方案，以同时支持静态UE和快速移动UE。
图1示出了根据本公开的一个实施例的基于波束的毫米波通信系统100的场景图。如图1所示，基站(例如，eNB)110管辖的小区被划分为分别对应于K个波束(波束#1、波束#2…波束#k)的K个分区，其中K大于1为自然数。K个波束中的每个波束分别覆盖相应的分区，以为该分区中的UE提供通信服务。这种基于波束的毫米波小区能够提供巨大的容量来支持密集的UE传输。进一步地，如图1所示，UE 120正快速地通过该小区，从而将在短的时间段内穿过多个波束。因此，这将引发波束切换问题。由于基于波束的毫米波通信系统的波束的覆盖范围较窄，因此这更进一步地加剧了波束切换问题。由此，需要一种移动方案来支持高速UE进行波束切换。在此，替代以eNB为中心的方案，本公开提出了一种以UE为中心的方案，即将由UE自身来主动地决定是否发起波束切换操作。
图2示出了根据本公开的一个实施例的在基于波束的毫米波通信系统中用于移动管理的方法200的流程图示。下文将结合图1来对方法200的流程图示进行描述。通信系统中的基站和UE可以相互配合地实现方法200，从而实现本公开的各种实施例。基站例如是图1中的基站(例如，eNB)100，而UE例如是图1中的UE 120。注意，在本公开的上下文中，将主要描述eNB作为基站的示例。但是应当理解的是，这仅仅是为了讨论方便之目的，无意以任何方式限制本公开的范围。任何目前已知或者将来开发的基站设备均有可能与本公开的实施例结合使用。
参照图2，eNB 110广播(205)表明eNB 110是否支持移动管理的第二指示，以便UE120接收(210)第二指示。在本公开的一个实施例中，该第二指示表明eNB 110是否支持依据本公开的以UE为中心的移动管理。
在某些实施例中，这可以通过增强的原理系统信息的方式来实现。具体地，eNB110在物理广播信道(PBCH)上的主信息块(MIB)中广播第二指示，该第二指示在MIB中占用1比特。该1比特在所有的波束的PBCH信道中发送给所有的UE。这属于小区层面的信令。应当理解，占用MIB中的1个比特仅仅是示例性的，任何其他适当的信令以及比特数目都是可能的。
通过使用这个1比特能够告诉UE系统是否支持以UE为中心的移动管理方案。例如，在一个实施例中，如果这个新的比特设置为1，则其将指示系统/小区支持以UE为中心的移动管理方案。如果这个新的比特设置为0，则UE被告知系统/小区不支持UE为中心的移动管理方案。
替代地，在某些其他实施例中，如果这个新的比特设置为1，则其将指示系统/小区同时支持以UE为中心和以eNB为中心的移动管理方案。如果这个新的比特设置为0，则UE被告知系统/小区支持传统的移动管理方案，也即仅仅支持以eNB为中心的移动管理。
随后，UE 120响应于第二指示表明eNB支持移动管理，向eNB发送(215)针对移动管理的请求。该请求用于向eNB 110申请了进行以UE为中心的移动管理的权限，以表明UE 120稍后可能实施以UE为中心的移动管理，以进行波束切换。在某些实施例中，在UE 120在接入eNB/小区时，UE 120向eNB发送(215)针对移动管理的请求。也即，如果UE 120检测到接收(210)的第二指示表明系统支持以UE为中心的移动管理，则UE 120在其成功地接入网络时立即向eNB 120发送(215)针对移动管理的请求。
eNB 110接收(220)到该请求，并且响应于请求而分配(225)用于传输波束切换请求的专用资源。eNB 110将在小区层面上确定这些资源分配，而不是波束层面确定这些资源分配。在此，eNB 100将为图1中的波束#1至波束#k分别分配专用资源。
在某些实施例中，eNB 110根据发送请求的UE的数目来分配专用资源。具体地，如果发送请求的UE的数目在第一预定时间段内低于预定阈值，则分配特殊子帧的时频资源的至少一部分作为专用资源。相反，如果发送请求的UE的数目在第一预定时间段内在预定阈值以上，则分配正常子帧的时频资源的至少一部分作为专用资源。eNB 110将获取来自申请以UE为中心的移动管理的所有UE的请求。在此，例如根据在一个时间段内的发起请求的UE的数目，eNB评估需要支持波束切换的资源。如果发起请求UE的数量小于阈值，则将优选地使用TDD系统中的特殊子帧的时频资源，这是因为其不影响数据传输。如果发起请求UE的数量在阈值以上，将考虑正常子帧上的一些时频资源。
在某些实施例中，为基于波束的毫米波通信系统中的所有的波束分配相同的专用资源。参照图1，为波束#1至波束#k分配相同的专用资源。该方案实施起来简便。在此，小区中的所有波束将使用相同的系统资源。以特殊子帧的时频资源为例，小区中的所有波束将使用相同的特殊子帧的时频资源。图3示出了根据本公开的一个实施例的专用资源分配示意图。在图3的示例中，为波束#1至波束#k分配了相同的专用资源。为清楚起见，在图3中仅仅示例性地示出了波束#1和波束#k的专用资源。在图3中，每个方块表示一个时频资源的单位，例如资源元素(RE)。在图3中示例性地为每个波束分配了四个资源元素(在图3中以斜线的方式表示)。然而，应当理解，任何其他数目的资源元素也是可能的。如图3可见，分配给波束#1和波束#k的专用资源的位置相同。
在某些实施例中，为基于波束的毫米波通信系统中的各个波束分配不同的专用资源。例如，为图1中的波束#1至波束#k分配互不相同的专用资源。为不同的波束分配互不相同的专用资源能够进一步优化波束切换性能，以避免在波束之间的潜在的碰撞。在某些实施例中，为基于波束的毫米波通信系统中的各个波束分配在时域和频域的至少一个上不同的专用资源。在一些实施例中，各个波束的专用资源可以在时域上相互错开、频域上相互错开或者时域和频域上都相互错开。
图4示出了根据本公开的一个实施例的专用资源分配示意图。在该实施例中，各个波束的专用资源在频域上相互错开。与图3类似，为清楚起见，在图4中仅仅示例性地示出了波束#1和波束#k的专用资源。并且类似地，在图4中，每个方块表示一个时频资源的单位，例如资源元素(RE)。在图4中示例性地为每个波束分配了四个资源元素(在图4中以斜线的方式表示)。然而，应当理解，任何其他数目的资源元素也是可能的。如图4可见，分配给波束#1和波束#k的专用资源的位置不同，波束#1和波束#k的专用资源在频域上相互错开。
图5示出了根据本公开的另一个实施例的专用资源分配示意图。在该实施例中，各个波束的专用资源在频域上相互错开。与图3和图4类似，为清楚起见，在图5中仅仅示例性地示出了波束#1和波束#k的专用资源。并且类似地，在图5中，每个方块表示一个时频资源的单位，例如资源元素(RE)。在图5中示例性地为每个波束分配了四个资源元素(在图5中以斜线的方式表示)。然而，应当理解，任何其他数目的资源元素也是可能的。如图5可见，分配给波束#1和波束#k的专用资源的位置不同，波束#1和波束#k的专用资源在时域上相互错开。
在某些实施例中，eNB 110分配(225)特定于UE 120的专用资源。在该些实施例中，为每个UE分配不同的专用资源。由此可以避免在一个波束内的UE的竞争专用资源时的碰撞和多个波束间的UE竞争专用资源时的碰撞。在该些实施例中，无需UE进行竞争，提高了方案的实现效率。
仍参照图2，eNB 110向UE 120发送(230)所分配的专用资源的第一指示。eNB 110向申请以UE为中心的移动管理的这些UE发送相关的信息，以告知UE它们稍后可能发送波束切换请求时应当使用的专用资源。在此，通过接收(235)第一指示，UE 120将明确发送波束切换请求时应当使用的专用资源。
在某些实施例中，如果UE 120未接收到第一指示，则UE 120可以例如实施传统的移动管理方案。例如，在一些实施例中，eNB 110可以将与对应于全部波束的专用资源的信息发送(230)给UE 120。替代地，eNB 110也仅仅可以将对应于UE 120的服务波束和邻近波束的专用资源的信息发送(230)给UE。
随后，UE 120确定(240)是否要实施波束切换。参照图1，由于UE高速运行，其可能从服务波束的分区移动至一个邻近波束的分区，因此原有的传输质量将大幅度下降。此外，在基于波束的毫米波通信系统中，由于各个波束相对较窄，因此存在静态阻挡或动态阻挡的可能性，在这种情况下，原有的传输质量也将大幅度下降。在此，UE 120将自主地判断是否需要实施波束切换，以保证通信的质量。
在某些实施例中，如果UE 120发现一个非服务波束的传输质量高于服务波束的传输质量，并且满足预先定义的条件，其将触发波束切换流程。例如，UE 120监控一组波束的传输质量，该组波束包括UE的服务波束和至少一个邻近波束。如果在第二预定时间段内至少一个邻近波束中的一个邻近波束的传输质量高于服务波束的传输质量，则UE 120将该邻近波束确定为目标波束，并且确定实施波束切换。例如，参照图1，如果UE 120发现服务波束#3的传输质量在一定的时间段内一直低于邻近波束#4的传输质量，则UE 120将邻近波束#4确定为目标波束并且决定实施波束切换。
替代地或附加地，如果发生动态阻挡或静态阻挡，则UE 120也可以将邻近波束确定为目标波束，并且确定实施波束切换。该邻近波束例如也可以是相对于UE 120传输质量最佳的邻近波束。
UE 120响应于确定要实施波束切换，在专用资源上向eNB 110发送(245)波束切换请求以指示UE 120将切换至的目标波束。在某些实施例中，UE 120可以从预先定义的公共的序列集中选择一个序列，并且对该序列加扰码从而附加上与UE 120的ID和目标波束相关的信息，并且在专用资源上发送(245)经扰码的序列。eNB 110将接收(250)并且解码该序列以确定UE 120的ID和其想切换至的目标波束。在此，由于各个波束属于相同的毫米波小区，在多个波束之间的下行信道同步和上行同步是相同的，因此在进行波束切换时无需再进行同步。
对于专用资源的使用，UE可以采用非竞争的方式和竞争的方式来发送(245)波束切换请求。例如，在某些实施例中，如果eNB 110分配(225)了特定于UE 120的专用资源，则UE 120可以采用非竞争的方式来发送(245)波束切换请求。该方案提高了系统的效率。替代地，如果eNB 110未分配特定于UE 120的专用资源，则UE 120可以采用竞争的方式来发送(245)波束切换请求。该方案的主要优点在于低的系统负荷。
在某些实施例中，UE 120通过与UE 120的服务波束中的其他用户设备竞争服务波束的专用资源，向eNB 110发送(245)波束切换请求。在此，将该情形称为波束内的竞争。具体地，相同的波束内的几个UE可以竞争服务波束的专用资源来发送波束切换请求。图6示出了根据本公开的一个实施例的波束内UE竞争示意图。如图6所示，示例性地为一个波束分配了四个资源元素作为专用资源600(在图6中以斜线的方式表示)。然而，应当理解，任何其他数目的资源元素也是可能的。此外，图6中还示出了以该波束为服务波束的两个UE(UE 1和UE 2)正在竞争的专用资源610。因此，对于UE 1和UE 2而言，它们正在相互竞争服务波束中的专用资源。
在某些实施例中，UE 120通过与目标波束中的其他用户设备竞争目标波束的专用资源，向eNB 110发送(245)波束切换请求。在此，将该情形称为波束间的竞争。例如，如果快速移动的UE 120发现目标波束质量高于服务波束并且UE 120已经知道目标波束的专用资源，则UE 120可以竞争目标波束的专用资源来告知eNB 110进行波束切换。图7示出了根据本公开的一个实施例的波束间UE竞争示意图。如图7所示，示例性地为一个波束分配了四个资源元素作为专用资源700(在图7中以斜线的方式表示)。然而，应当理解，任何其他数目的资源元素也是可能的。此外，图7还示出了表示两个UE(UE 1和UE 2)正在竞争的专用资源710。在此，UE 1当前以波束#1作为服务波束而将波束#2作为目标波束，而UE 2以波束#2作为服务波束。因而，对于UE 1而言，其正在与目标波束(即波束#2)中的UE 2竞争目标波束的专用资源。
回到图2，eNB 110响应于接收250到波束切换请求，向UE 120发送(255)确认消息(ACK)。在此，如果eNB 110成功地解码波束切换指示，则eNB 110需要发送(255)确认消息至请求的UE。
在某些实施例中，eNB 110通过UE 120的服务波束和目标波束中的至少一个向UE发送(255)确认消息。例如，对于波束内的竞争的情形而言，如果一个UE竞争成功，eNB通过该UE的服务波束或通过服务波束和目标波束向其发送(255)确认消息。例如，对于波束间的竞争的情形而言，如果一个UE竞争成功，eNB通过服务波束、目标波束或服务波束和目标波束向其发送(255)确认消息。
接着，UE 120和eNB 110通过目标波束相互通信。在此，一旦接收(260)到确认消息，UE 120将立即切换至目标波束并且开始数据发送(265)和接收(270)。在切换至目标波束之后，UE 120也将更新需要监控的波束组，并且准备下一次的波束切换。
替代地，如果UE 120在第三预定时间段内未从eNB 110接收确认消息，则UE 120将确定竞争周期、竞争策略以及放弃竞争中的至少一个。例如，UE 120可以自主地确定下一次竞争的时间和/或等待时间。替代地或附加地，UE 120也可以自主地增加发送功率，以提高下次竞争的成功率。替代地，UE 120也可以放弃竞争，也即放弃使用以UE为中心的移动管理方案，而诉诸于传统的以eNB为中心的移动方案来完成波束切换流程。
上文已经参考图2的交互过程描述了本公开实施例的思想和若干示例实现。下面参考图8和图9描述分别由基站和UE实现的通信方法的流程图。
具体而言，图8示出了由基于波束的毫米波通信系统中的eNB实施的用于移动管理的方法800的流程图。方法800可由上文描述的eNB 110来实现。
如图8所示，在步骤810，eNB从UE接收针对移动管理的请求。在步骤820，eNB响应于请求，分配用于传输波束切换请求的专用资源。在步骤830，eNB向UE发送所分配的专用资源的第一指示。在步骤840，eNB在专用资源上从UE接收波束切换请求，波束切换请求指示UE将切换至的目标波束。
尽管图8仅仅示出了方法800的若干步骤，但是应当理解，方法800还可以包含若干未示出的可选步骤。例如，在某些实施例中，方法800还包括广播表明eNB是否支持移动管理的第二指示。在某些实施例中，在物理广播信道上的主信息块中广播第二指示，第二指示在主信息块中占用1比特。
在某些实施例中，eNB根据发送请求的UE的数目来分配专用资源。例如，如果发送请求的UE的数目在第一预定时间段内低于预定阈值，则分配特殊子帧的时频资源的至少一部分作为专用资源。如果发送请求的UE的数目在第一预定时间段内在预定阈值以上，则分配正常子帧的时频资源的至少一部分作为专用资源。
在某些实施例中，eNB为基于波束的毫米波通信系统中的所有的波束分配相同的专用资源。替代地，在某些实施例中，eNB为基于波束的毫米波通信系统中的各个波束分配不同的专用资源。例如，为基于波束的毫米波通信系统中的各个波束分配在时域和频域的至少一个上不同的专用资源。备选地或附加地，在某些实施例中，eNB分配特定于UE的专用资源。
在某些实施例中，方法800还包括eNB响应于波束切换请求，向UE发送确认消息。例如，eNB通过UE的服务波束和目标波束中的至少一个向UE发送确认消息。在某些实施例中，方法800还包括eNB通过目标波束与UE进行通信。
图9示出了由基于波束的毫米波通信系统中的UE实施的用于移动管理的方法900的流程图。方法900可由上文描述的UE 120来实现。
如图9所示，在步骤910，UE向eNB发送针对移动管理的请求。在步骤920，UE从eNB接收用于传输波束切换请求的专用资源的第一指示。在步骤930，UE确定是否要实施波束切换。在步骤940，UE响应于确定要实施波束切换，在专用资源上向eNB发送波束切换请求以指示UE将切换至的目标波束。
尽管图9仅仅示出了方法900的若干步骤，但是应当理解，方法900还可以包含若干未示出的可选步骤。例如，在某些实施例中，方法900还包括在接入eNB时，UE向eNB发送针对移动管理的请求。
在某些实施例中，方法900还包括UE监控一组波束的传输质量，该组波束包括UE的服务波束和至少一个邻近波束。并且，如果在第二预定时间段内至少一个邻近波束中的一个邻近波束的传输质量高于服务波束的传输质量，则UE将该邻近波束确定为目标波束，并且确定实施波束切换。
备选地或附加地，在某些实施例中，如果发生动态阻挡或静态阻挡，则UE将UE的邻近波束确定为目标波束，并且确定实施波束切换。
附加地，在某些实施例中，方法900还包括UE从eNB接收表明eNB是否支持移动管理的第二指示。并且，响应于第二指示表明eNB支持移动管理，UE向eNB发送移动管理请求。
在某些实施例中，方法900还包括通过与UE的服务波束中的其他UE竞争服务波束的专用资源，UE向eNB发送波束切换请求。备选地，方法900还包括通过与目标波束中的其他UE竞争目标波束的专用资源，UE向eNB发送波束切换请求。
在某些实施例中，方法900还包括UE从eNB接收确认消息，以及响应于确认消息，切换至目标波束并且通过目标波束与eNB进行通信。在某些实施例中，方法900还包括响应于在第三预定时间段内未从eNB接收确认消息，UE确定竞争周期、竞争策略以及放弃竞争中的至少一个。在某些实施例中，方法900还包括通过UE的服务波束和目标波束中的至少一个，UE从eNB接收确认消息。
图10示出了根据本公开的实施例的在基于波束的毫米波通信系统中用于移动管理的装置1000的方框图。装置1000例如可以实现在通信系统的eNB中或由该eNB实现。例如，装置1000可以实现在图1和2中的eNB 110中。
如图10中所示，装置1000包括第一接收单元1010，其被配置为从UE接收针对移动管理的请求。装置1000还包括分配单元1020，其被配置为响应于请求，分配用于传输波束切换请求的专用资源。装置1000还包括发送单元1030，其被配置为向UE发送所分配的专用资源的第一指示。装置1000还包括第二接收单元1040，其配置为在专用资源上从UE接收波束切换请求，该波束切换请求指示UE将切换至的目标波束。
在某些实施例中，装置1000还包括广播单元1050，其配置为广播表明eNB是否支持移动管理的第二指示。在某些实施例中，广播单元1050还被配置为在物理广播信道上的主信息块中广播第二指示，第二指示在主信息块中占用1比特。
在某些实施例中，分配单元1020还被配置为根据发送请求的用户设备的数目来分配专用资源。
在某些实施例中，分配单元1020还被配置为如果发送请求的用户设备的数目在第一预定时间段内低于预定阈值，则分配特殊子帧的时频资源的至少一部分作为专用资源；以及如果发送请求的用户设备的数目在第一预定时间段内在预定阈值以上，则分配正常子帧的时频资源的至少一部分作为专用资源。
在某些实施例中，分配单元1020还被配置为为基于波束的毫米波通信系统中的所有的波束分配相同的专用资源。
在某些实施例中，分配单元1020还被配置为为基于波束的毫米波通信系统中的各个波束分配不同的专用资源。
在某些实施例中，分配单元1020还被配置为为基于波束的毫米波通信系统中的各个波束分配在时域和频域的至少一个上不同的专用资源。
在某些实施例中，分配单元1020还被配置为分配特定于UE的专用资源。
在某些实施例中，发送单元1030还被配置为响应于波束切换请求，向UE发送确认消息。
在某些实施例中，发送单元1030还被配置为通过UE的服务波束和目标波束中的至少一个向UE发送确认消息。
在某些实施例中，装置1000还包括通信单元1060，其配置为通过目标波束与UE进行通信。
图11示出了根据本公开的实施例的在基于波束的毫米波通信系统中用于移动管理的装置1100的方框图。装置1100例如可以实现在通信系统的UE中或由该UE实现。例如，装置1100可以实现在图1和2中的UE 120中。
如图9中所示，装置1100可以包括第一发送单元1110，其被配置为向eNB发送针对移动管理的请求。装置1100还可以包括接收单元1120，其被配置为从eNB接收用于传输波束切换请求的专用资源的第一指示。装置1100还包括确定单元1130，其被配置为确定是否要实施波束切换。装置1100还包括第二发送单元1140，其被配置为响应于确定要实施波束切换，在专用资源上向eNB发送波束切换请求以指示UE将切换至的目标波束。
在某些实施例中，装置1100还包括监控单元1150，其被配置为监控一组波束的传输质量，该组波束包括UE的服务波束和至少一个邻近波束。确定单元1130还被配置为如果在第二预定时间段内至少一个邻近波束中的一个邻近波束的传输质量高于服务波束的传输质量，则将该邻近波束确定为目标波束，并且确定实施波束切换。
在某些实施例中，确定单元1130还被配置为如果发生动态阻挡或静态阻挡，则将用户设备的邻近波束确定为目标波束，并且确定实施波束切换。
在某些实施例中，接收单元1120还被配置为从eNB接收表明eNB是否支持移动管理的第二指示。第一发送单元1110还被配置为响应于第二指示表明eNB支持移动管理，向eNB发送移动管理请求。
在某些实施例中，第二发送单元1140还被配置为通过与UE的服务波束中的其他用户设备竞争服务波束的专用资源，向eNB发送波束切换请求。
在某些实施例中，第二发送单元1140还被配置为通过与目标波束中的其他用户设备竞争目标波束的专用资源，向eNB发送波束切换请求。
在某些实施例中，接收单元1120还被配置为从eNB接收确认消息。在某些实施例中，装置1100还包括通信单元1160，其配置为响应于确认消息，切换至目标波束并且通过目标波束与eNB进行通信。
在某些实施例中，确定单元1130还被配置为响应于在第三预定时间段内未从eNB接收确认消息，确定竞争周期、竞争策略以及放弃竞争中的至少一个。
在某些实施例中，接收单元1120还被配置为通过UE的服务波束、和目标波束中的至少一个从eNB接收确认消息。
在某些实施例中，第一发送单元1110还被配置为在接入eNB时，向eNB发送针对移动管理的请求。
应当理解，图10和图11中所示的装置1000和1100中的每一个可以部分或全部地由软件模块、硬件模块、固件模块或者其任意组合来实现，本发明的范围在此方面不受限制。例如，在基于硬件的实现中，可以使用集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、片上系统(SOC)、现场可编程门阵列(FPGA)等硬件设备来实现上文描述的一个或多个单元。
图12示出了适合实现本公开的实施例的设备1200的方框图。设备1200可以用来实现依据本公开的eNB和/或UE。例如图2中的eNB 110和/或UE 120。
如图12中所示，设备1200包括处理器1210以及耦接到处理器1210的存储器1220。存储器1220存储有可由处理器1210运行的指令1230。存储器1220可以是适用于本地技术环境的任何合适的类型，并且可以利用任何合适的数据存储技术来实现，包括但不限于基于半导体的存储器件、磁存储器件和系统、光存储器件和系统。尽管图12中仅仅示出了一个存储器单元，但是在设备1200中可以有多个物理不同的存储器单元。
处理器1210可以是适用于本地技术环境的任何合适的类型，并且可以包括但不限于通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)以及基于处理器的多核处理器架构中的一个或多个多个。设备1200也可以包括多个处理器1210。处理器1210被配置为执行依据本公开的第一方面的方法或第二方面的方法，也即在图2中示出的eNB侧实施的方法或UE侧实施的方法。
本公开提出了一种基于波束的毫米波通信系统中的用于移动管理的方法及相应的装置。所提出的方案至少具有下述优点：1)波束切换很快，这是因为在波束切换之前以UE为中心的决定的等待时间短。2)鲁棒性的波束切换，这是因为其能够很好地解决静态和动态阻挡问题。3)低的系统负荷，这是因为仅仅需要1比特和动态的专用系统资源来支持快速的波束切换。4)良好的后向兼容性，其能够有效地同时为快速的UE和半静态/静态的UE支持移动管理。
在一个或多个示例性设计中，可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现本申请的功能。如果用软件来实现，则可以将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上，或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码来传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括有助于计算机程序从一个地方传递到另一个地方的任意介质。存储介质可以是通用或专用计算机可访问的任意可用介质。这种计算机可读介质可以包括，例如但不限于，RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁存储设备，或者可用于以通用或专用计算机或者通用或专用处理器可访问的指令或数据结构的形式来携带或存储希望的程序代码模块的任意其它介质。并且，任意连接也可以被称为是计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术来从网站、服务器或其它远程源传输的，那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术也包括在介质的定义中。
可以用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或用于执行本文的功能的任意组合来实现或执行结合本公开所描述的各种示例性的逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，或者，处理器也可以是任何普通的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种结构。
本领域普通技术人员还应当理解，结合本申请的实施例描述的各种示例性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地表示硬件和软件之间的这种可互换性，上文对各种示例性的部件、块、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般性描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和施加在整个系统上的设计约束条件。本领域技术人员可以针对每种特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
本公开的以上描述用于使本领域的任何普通技术人员能够实现或使用本公开。对于本领域普通技术人员来说，本公开的各种修改都是显而易见的，并且本文定义的一般性原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的情况下应用于其它变形。因此，本公开并不限于本文的实例和设计，而是与本文公开的原理和新颖性特性的最广范围相一致。

Claims (24)

1.一种由基于波束的毫米波通信系统中的基站实施的用于移动管理的方法，所述方法包括：
从用户设备接收针对所述移动管理的请求；
响应于所述请求，分配用于传输波束切换请求的专用资源；
向所述用户设备发送所分配的所述专用资源的第一指示；以及在所述专用资源上从所述用户设备接收所述波束切换请求，所述波束切换请求指示所述用户设备将切换至的目标波束。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
广播表明所述基站是否支持所述移动管理的第二指示。
3.根据权利要求2所述的方法，其中广播所述第二指示包括：
在物理广播信道上的主信息块中广播所述第二指示，所述第二指示在所述主信息块中占用1比特。
4.根据权利要求1所述的方法，其中分配所述专用资源包括：
根据发送所述请求的用户设备的数目来分配所述专用资源。
5.根据权利要求4所述的方法，其中根据发送所述请求的所述用户设备的数目来分配所述专用资源包括：
如果发送所述请求的所述用户设备的数目在第一预定时间段内低于预定阈值，则分配特殊子帧的时频资源的至少一部分作为所述专用资源；以及
如果发送所述请求的所述用户设备的数目在所述第一预定时间段内在所述预定阈值以上，则分配正常子帧的时频资源的至少一部分作为所述专用资源。
6.根据权利要求1所述的方法，其中分配所述专用资源包括：
为所述基于波束的毫米波通信系统中的所有的波束分配相同的专用资源。
7.根据权利要求1所述的方法，其中分配所述专用资源包括：
为所述基于波束的毫米波通信系统中的各个波束分配不同的专用资源。
8.根据权利要求7所述的方法，其中为所述基于波束的毫米波通信系统中的所述各个波束分配不同的专用资源包括：
为所述基于波束的毫米波通信系统中的所述各个波束分配在时域和频域的至少一个上不同的专用资源。
9.根据权利要求1所述的方法，其中分配所述专用资源包括：
分配特定于所述用户设备的专用资源。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
响应于所述波束切换请求，向所述用户设备发送确认消息。
11.根据权利要求10所述的方法，其中向所述用户设备发送确认消息包括：
通过所述用户设备的服务波束和所述目标波束中的至少一个向所述用户设备发送所述确认消息。
12.根据权利要求10或11所述的方法，还包括：
通过所述目标波束与所述用户设备进行通信。
13.一种由基于波束的毫米波通信系统中的用户设备实施的用于移动管理的方法，所述方法包括：
向基站发送针对所述移动管理的请求；
从所述基站接收用于传输波束切换请求的专用资源的第一指示；
确定是否要实施波束切换；以及
响应于确定要实施所述波束切换，在所述专用资源上向所述基站发送所述波束切换请求以指示所述用户设备将切换至的目标波束。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法包括：
监控一组波束的传输质量，该组波束包括所述用户设备的服务波束和至少一个邻近波束；并且
确定是否要实施所述波束切换包括：
如果在第二预定时间段内所述至少一个邻近波束中的一个邻近波束的传输质量高于所述服务波束的传输质量，则将该邻近波束确定为所述目标波束，并且确定实施所述波束切换。
15.根据权利要求13或14所述的方法，确定是否要实施所述波束切换包括：
如果发生动态阻挡或静态阻挡，则将所述用户设备的邻近波束确定为所述目标波束，并且确定实施所述波束切换。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括：
从所述基站接收表明所述基站是否支持所述移动管理的第二指示；并且向所述基站发送所述移动管理请求包括：
响应于所述第二指示表明所述基站支持所述移动管理，向所述基站发送所述移动管理请求。
17.根据权利要求13所述的方法，在所述专用资源上向所述基站发送所述波束切换请求包括：
通过与所述用户设备的服务波束中的其他用户设备竞争所述服务波束的专用资源，向所述基站发送所述波束切换请求。
18.根据权利要求13所述的方法，在所述专用资源上向所述基站发送所述波束切换请求包括：
通过与所述目标波束中的其他用户设备竞争所述目标波束的专用资源，向所述基站发送所述波束切换请求。
19.根据权利要求17或18所述的方法，还包括：
从所述基站接收确认消息；以及
响应于所述确认消息，切换至所述目标波束并且通过所述目标波束与所述基站进行通信。
20.根据权利要求17或18所述的方法，还包括：
响应于在第三预定时间段内未从所述基站接收确认消息，确定竞争周期、竞争策略以及放弃竞争中的至少一个。
21.根据权利要求19所述的方法，其中从所述基站接收所述确认消息还包括：
通过所述用户设备的服务波束和所述目标波束中的至少一个，从所述基站接收所述确认消息。
22.根据权利要求13所述的方法，其中向所述基站发送针对所述移动管理的所述请求包括：
在接入所述基站时，向所述基站发送针对所述移动管理的所述请求。
23.一种基站，包括：
处理器和存储器，所述存储器包括能够由所述处理器运行的指令，所述处理器被配置为使得所述基站执行如权利要求1至12中任一项所述的方法。
24.一种用户设备，包括：
处理器和存储器，所述存储器包括能够由所述处理器运行的指令，所述处理器被配置为使得所述用户设备执行如权利要求13至22中任一项所述的方法。
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