CN108352874B - 用于执行波束成形的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例总体上涉及在无线通信网络中执行波束成形。一种无线通信网络中的第一设备实现的方法，包括：基于多个预定义波束来确定目标波束，以用于向执行不连续接收的第二设备的数据发送；以及在第二设备的活动期中通过目标波束向第二设备发送数据。以这种方式，可以减轻波束失配并且可以改善无线通信网络中的传输质量。

Description

用于执行波束成形的方法和设备
技术领域
本公开的实施例总体上涉及通信领域，并且更具体地涉及用于执行波束成形的方法和设备。
背景技术
波束成形是一种信号处理技术，可用于提高无线通信网络中的接收质量并增加数据吞吐量。在采用波束成形的无线通信网络中，可以调整天线元件阵列的相对增益和相位，以使得可以使天线波束定向用于接收或发送数据。使用定向天线的波束成形集中电磁能量以在一个或多个期望方向上产生辐射图案。
由于缺乏可用的低频段，未来的无线电系统预计将在高频段运行。缺点是高频的传播衰减远大于低频。举例来说，在相同传播环境中，衰减可以近似地与载波频率的平方成比例。为了确保覆盖，高增益波束成形(HGBF)正受到越来越多的关注。由于波束成形增益大致与集成天线元件的数量成比例，所以在大量天线元件的情况下可以预期显著的波束成形增益。利用高增益波束成形，与传统系统相比，空间波束将更窄。
不连续接收(DRX)是既节能又降低信令开销的重要方法。在DRX状态下，终端设备依次在活动期(也称为“唤醒时段”)唤醒以进行数据接收，并在非活动期(也称为“休眠时段”)进入休眠，因此可以以低功耗保持无线电连接。对于网络，它节省了由于频繁的寻呼和无线电连接建立和释放以进行小数据传输而导致的信令开销。
然而，在高增益波束成形中，由于窄波束宽度，波束的覆盖相对较小。如果终端设备在活动期通过波束接收数据并且在接下来的非活动期快速移动，则有可能终端设备超出波束的覆盖，并且当其进入下一个活动期时不能再接收数据。因此，将会发生恶化传输质量的不期望的波束失配问题，并且需要减轻该问题。
发明内容
总体而言，本公开的实施例提供了一种用于在无线通信网络中执行波束成形的解决方案。
在第一方面，提供了一种通过无线通信网络中的第一设备实现的方法。所述第一设备基于多个预定义波束来确定目标波束，以用于向执行不连续接收的第二设备的数据发送。然后，所述第一设备在所述第二设备的活动期中通过所述目标波束向所述第二设备发送数据以提高传输质量。还提供了相应的计算机程序。
在一个实施例中，确定所述目标波束的步骤可以包括：基于所述多个预定义波束来确定包括至少一个候选波束的波束集合，所述至少一个候选波束包括历史数据传输中使用的波束、与历史数据传输中使用的波束相邻的波束、以及在来自第二设备的报告中指示的波束中的至少一个；以及从所述波束集合中的所述至少一个候选波束中确定所述目标波束。
在一个实施例中，确定波束集合的步骤可以包括：基于多个预定义波束中的每一个预定义波束的波束宽度和第二设备的移动速度中的至少一个来确定波束集合的大小；以及根据所确定的所述波束集合的大小，从所述多个预定义波束中选择所述至少一个候选波束。
在一个实施例中，确定波束集合的步骤可以包括：确定波束集合中的每个候选波束的生命期，所述生命期指示候选波束处于波束集合中的时间段；以及响应于确定候选波束的生命期超过预定生命阈值，从所述波束集合中去除所述候选波束。
在一个实施例中，确定所述目标波束的步骤可以包括：计算所述波束集合中的所述至少一个候选波束的平均方向；确定所述至少一个候选波束中具有最接近该平均方向的方向的一个候选波束作为中心波束；以及基于所述中心波束来确定所述目标波束。
在一个实施例中，确定所述目标波束的步骤可以包括：将所述多个预定义波束中的一个预定义波束或者一组所述多个预定义波束的组合确定为所述目标波束。
在一个实施例中，确定目标波束的步骤还可以包括：基于历史传输质量来确定所述目标波束的重复次数。通过所述目标波束来发送数据的步骤可以包括：以所述预定次数通过所述目标波束向所述第二设备发送数据。
在一个实施例中，确定重复次数的步骤可以包括：基于来自所述第二设备的报告来获得所述历史传输质量；获得与参考波束宽度相对应的参考传输质量；以及基于所述历史传输质量和所述参考传输质量来确定所述重复次数。
在一个实施例中，确定所述目标波束的步骤可以包括：基于历史传输质量来确定目标波束的波束宽度；以及基于所述多个预定义波束来确定具有所确定的波束宽度的所述目标波束。
在一个实施例中，确定波束宽度的步骤可以包括：基于来自所述第二设备的报告来获得所述历史传输质量；获得指示与可接受波束宽度相对应的传输质量的参考传输质量；以及基于所述历史传输质量和所述参考传输质量来确定所述波束宽度。
在一个实施例中，如果所述第二设备未能将所述数据解码，则所述第一设备可以发送用于发起连接重建的广播消息以发起所述第一设备与所述第二设备之间的无线电连接的重建。
在第二方面，提供了一种通过无线通信网络中的第二设备实现的方法。所述第二设备在所述第二设备的活动期中通过目标波束接收从第一设备发送的数据。所述目标波束是基于多个预定义波束确定的，以提高传输质量。
在一个实施例中，可以从包括至少一个候选波束的波束集合中确定所述目标波束，所述至少一个候选波束包括以下中的至少一个：历史数据传输中使用的波束；与历史数据传输中使用的波束相邻的波束；以及在来自所述第二设备的报告中指示的波束。
在一个实施例中，可以通过以下操作来确定所述波束集合：基于所述多个预定义波束中的每一个预定义波束的波束宽度和所述第二设备的移动速度中的至少一个来确定所述波束集合的大小；以及根据所确定的所述波束集合的大小从所述多个预定义波束中选择所述至少一个候选波束。
在一个实施例中，可以通过以下操作来确定所述波束集合：通过确定所述波束集合中的每个候选波束的生命期，所述生命期指示候选波束处于所述波束集合中的时间段；以及响应于确定候选波束的所述生命期超过预定生命阈值，从所述波束集合中去除所述候选波束。
在一个实施例中，可以通过以下操作来确定所述目标波束：计算所述波束集合中的所述至少一个候选波束的平均方向；确定所述至少一个候选波束中具有最接近所述平均方向的方向的一个候选波束作为中心波束；以及基于所述中心波束来确定所述目标波束。
在一个实施例中，所述第二设备可以通过获得所述目标波束的重复次数来接收数据，所述数据从所述第一设备被发送所述重复次数；以及以所述重复次数接收所述数据。
在一个实施例中，所述第二设备还可以基于接收到的数据来测量信号强度；基于所测量的信号强度来确定所述目标波束的传输质量；以及如果所述传输质量超过预定质量阈值，则向所述第一设备发送指示所确定的传输质量和所测量的信号强度中的至少一个的报告。
在一个实施例中，所述第二设备还可以基于接收到的数据来测量信号强度；基于所测量的信号强度来确定所述目标波束的当前传输质量；以及如果所述当前传输质量与历史传输质量之间的差值超过预定差值阈值，则向所述第一设备发送指示所述当前传输质量的报告。
在一个实施例中，所述第二设备可以响应于从所述第一设备接收到用于发起连接重建的广播消息，执行所述第一设备与所述第二设备之间的无线电连接的重建。
在第三方面，提供了一种在无线通信网络中的第一设备。所述第一设备包括控制器和收发器。所述控制器被配置为基于多个预定义波束来确定目标波束，以用于向执行不连续接收的第二设备的数据发送。所述收发器被配置为在所述第二设备的活动期中通过所述目标波束向所述第二设备发送数据以提高传输质量。
在第四方面，提供了一种在无线通信网络中的第二设备。所述第二设备包括收发器。所述收发器被配置为在所述第二设备的活动期中通过目标波束来接收从第一设备发送的数据，所述目标波束是基于多个预定义波束确定的以提高传输质量。
在第五方面，提供了一种在无线通信网络中的第一设备。所述第一设备包括：处理器和存储器，所述存储器包含可由所述处理器执行的指令，由此所述处理器适于使所述第一设备执行以下操作：基于多个预定义波束来确定目标波束，以用于向执行不连续接收的第二设备的数据发送；以及在所述第二设备的活动期中通过所述目标波束向所述第二设备发送数据以提高传输质量。
在第六方面，提供了一种在无线通信网络中的第二设备。所述第二设备包括：处理器和存储器，所述存储器包含可由所述处理器执行的指令，由此所述处理器适于使所述第二设备执行以下操作：在所述第二设备的活动期中通过目标波束来接收从第一设备发送的数据，所述目标波束是基于多个预定义波束确定的以提高传输质量。
根据本公开的实施例，基于多个预定义波束来确定目标波束，以用于向处于DRX状态下的终端设备进行数据发送。以这种方式，可以保证覆盖，并且可以避免上面讨论的波束失配。结果，可以改善无线通信网络中的传输质量。
附图说明
举例来说，根据以下参考附图的详细描述，本公开的各种实施例的上述和其它方面、特征和优点将变得更加全面地明显，在附图中类似的附图标记或字母用于指代类似或等同的元件。示出附图以帮助更好地理解本公开的实施例，并且附图不一定按比例绘制，在附图中：
图1示出了可以实现本公开的实施例的无线通信网络的环境；
图2示出了根据本公开的一个实施例的DRX周期的示例图；
图3示出了根据本公开的一个实施例的通过第一设备实现的方法的流程图；
图4示出了根据本公开的另一实施例的通过第一设备实现的方法的流程图；
图5示出了根据本公开的又一实施例的通过第一设备实现的方法的流程图；
图6示出了根据本公开的又一实施例的通过第一设备实现的方法的流程图；
图7示出了根据本公开的一个实施例的通过第二设备实现的方法的流程图；
图8示出了根据本公开的另一实施例的通过第二设备实现的方法的流程图；
图9示出了根据本公开的又一实施例的通过第二设备实现的方法的流程图；
图10示出了根据本公开的又一实施例的通过第二设备实现的方法的流程图；
图11示出了根据本公开的一个实施例的第一设备的框图；
图12示出了根据本公开的一个实施例的第二设备的框图；以及
图13示出了适用于实现本公开的实施例的设备的简化框图。
具体实施方式
现在将参考若干示例实施例来讨论本公开。应当理解的是，仅仅是出于使本领域技术人员能够更好地理解本公开并且因此实现本公开而不是对本公开的范围提出任何限制的目的来讨论这些实施例。
如本文所使用的，术语“第一设备”指代基站(BS)或接入点(AP)(例如，节点B(NodeB或NB)、演进NodeB(eNodeB或eNB))、远程无线电单元(RRU)、无线电报头(RH)、远程无线电头端(RRH)、中继、低功率节点(例如，毫微微、微微)等等。
在本公开中，术语“第二设备”指代终端设备，其可以是移动终端(MT)、订户站(SS)、便携式订户站、移动站(MS)或接入终端(AT)。MT可以包括但不限于移动电话、蜂窝电话、智能电话、个人数字助理(PDA)等。
如本文所使用的，术语“第一”和“第二”可以指代相同元件或不同元件。除非上下文另外明确指示，否则单数形式“一”和“一个”意在还包括复数形式。本文所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”、“带有”、“含有”和/或“并入”表示存在所陈述的特征、元件和/或组件等，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元件、组件和/或其组合。术语“基于”应被理解为“至少部分基于”。术语“一个实施例”和“实施例”应被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应被理解为“至少一个其他实施例”。其他定义，包括显式和隐式定义，可能包括在下面。
下面将参考附图描述本发明的一些示例性实施例。首先参考图1，图1示出了可以实现本公开的实施例的无线通信网络100的环境。如图1所示，无线通信网络100包括被示例性地实现为BS 110的第一设备110以及被示例性地实现为终端设备120的第二设备120。
无线通信网络100可以遵循任何适当的通信标准，例如高级LTE(LTE-A)、LTE、宽带码分多址(WCDMA)、高速分组接入(HSPA)等。此外，可以根据任何适当代的通信协议和/或目前已知或未来开发的任何其他协议来执行网络100中的终端设备120a和120b与BS 110a和110b之间的通信，所述任何适当代的通信协议包括但不限于第一代(1G)、第二代(2G)、2.5G、2.75G、第三代(3G)、第四代(4G)、4.5G、未来第五代(5G)通信协议。
BS 110通过经由天线阵列执行波束成形来向终端设备120发送数据。终端设备120执行不连续接收(DRX)并以不连续的方式接收从BS110发送的数据。图2示出了根据本公开的一个实施例的DRX周期的示例图200。在图2的示例中，示例性地示出了三个DRX周期1、2和3。它们中的每一个包括活动期(如201、203和205所示)和非活动期(如202、204和206所示)。在DRX周期1，终端设备120在活动期201从BS 110接收数据，并且在非活动期202不接收任何数据。终端设备120然后在DRX周期2和3内以类似的方式进行操作。如果在超过预定阈值的时间段内没有接收到数据，则可以调整DRX周期。在图2的示例中，由于终端设备120在活动期201和203没有接收到任何数据，即在DRX周期1和2期间没有接收到数据，所以可以将DRX周期3的非活动期206调整为非活动期202或204的两倍，以便改善终端设备120的节电。
通常，当BS 110向终端设备120发送数据时，它执行波束成形以更好地利用相应无线信道的空间选择性，以便增加在将要发送数据的方向上的增益。该方向与终端设备120在从BS 110到终端设备120的传输期间的位置相关联。在图1的示例中，假设位于位置131处的终端设备120在活动期201接收通过第一波束(如其覆盖132所指示的)从BS 110发送的数据。如果终端设备120在非活动期202期间移动到不同位置141，而BS 110在下一个活动期203中通过第一波束向终端设备120发送数据，则可能发生波束失配问题并且终端设备120不能成功地接收通过第一波束发送的数据。
根据本公开的实施例，可以减轻波束失配问题。在一些实施例中，在活动期203中，BS 110基于多个预定义波束来确定一个或多个目标波束(例如，第二波束(如其覆盖142所指示的))而不是直接采用第一波束，以将数据发送到终端设备120。以这种方式，可以增加终端设备120在活动期203中位于用于发送数据的波束的覆盖内的可能性。结果，可以减轻波束失配问题，并且可以改善无线通信系统100中的传输质量。
应当理解的是，仅仅出于说明的目的描述图1的配置，而不是对本公开的范围提出任何限制。本领域技术人员将会理解，无线通信网络100可以包括任何适当数量的终端设备和BS，并且可以具有其他适当的配置。
现在参考图3，其示出了根据本公开的一个实施例的通过第一设备实现的方法300的流程图。利用方法300，可以克服传统方法中的上述和其他潜在缺陷。将意识到，方法300可以由第一设备(例如，BS 110或其他适当的设备)来实现。出于说明的目的，下面将参考无线通信系统100中的BS 110来描述方法300。
在步骤310中进入方法300，在步骤310中，基于多个预定义波束来确定目标波束，以用于向执行不连续接收的第二设备的数据发送。
在本公开的实施例中，波束可以由波束宽度、波束方向、覆盖和其他适当的因素来表征。在本公开的实施例中，假设多个波束被预先预定义并且可以被称为“预定义波束”。可以通过多种方式来获得预定义波束。举例而言，可以基于预定义的波束成形矩阵来获得预定义波束，该预定义的波束成形矩阵是常规的并且因此在本文中未详细描述。
为了保证覆盖，本公开的实施例提供了多种方式来基于预定义波束确定目标波束。在一些实施例中，BS 110可以基于预定义波束来确定一组候选波束，以便定义用于确定目标波束的缩小范围。该组候选波束也被称为波束集合，其包括一个或多个候选波束。候选波束可以是历史数据传输中使用的波束、与历史数据传输中使用的波束相邻的波束、在来自第二设备的报告中指示的波束、和/或基于预定义波束确定的其他适当波束。BS 110可以确定哪个候选波束要用于向终端设备120的数据发送、扫描候选波束的顺序等等。将参考图4中所示的实施例来讨论细节。
可选地或另外地，在一些实施例中，BS 110可以使用较宽波束来向终端设备120发送数据，并且根据传输质量采用重复次数以保证覆盖。可以直接从多个预定义波束中确定目标波束，而不需要确定波束集合。例如，目标波束可以被确定为预定义波束中的任何波束或者一组预定义波束的组合。在确定目标波束之后，BS 110可以确定目标波束的重复次数。在一些实施例中，重复次数可以预定义为固定次数，其可以根据例如系统要求、高级配置、统计的覆盖边缘的无线电质量等来设置。或者，在一些实施例中，可以基于历史传输质量来确定重复次数，以使得BS 110可以以重复次数通过目标波束向终端设备120发送数据。将参考图5中所示的实施例来讨论细节。
可选地或另外地，在一些实施例中，BS 110可以调整目标波束的波束宽度以避免波束失配。在一些实施例中，BS 110可以基于历史传输质量来确定目标波束的波束宽度，然后基于多个预定义波束来确定具有所确定的波束宽度的目标波束。将参考图6中所示的实施例来讨论细节。
应当理解的是，可以在通过其发送数据之前的任何适当的时间确定目标波束。例如，当存在要发送到终端设备120的数据时，BS 110可以如步骤310中所讨论的来确定目标波束。或者，BS 110可以预先确定目标波束，而不管是否存在要发送到终端设备120的数据。
应当理解的是，以上描述仅用于说明的目的，以帮助本领域技术人员理解本发明，而不对本发明的范围提出任何限制。将意识到，可以有多种方式来基于预定义波束确定目标波束。
仍然参考方法300，在步骤320中，在第二设备的活动期中通过目标波束向第二设备发送数据。由BS 110发送的数据可以包括但不限于有效载荷数据。在一些实施例中，所发送的数据可以包括控制信息和/或其他适当形式的数据/消息/信号。一旦接收到数据，终端设备120就可以对数据进行解码。数据发送和接收都在终端设备120的活动期内进行。
根据本发明的实施例，可选地，如果终端设备120未能对数据进行解码，例如如果在一定时间段内未从终端设备120接收到预期反馈，则BS 110可以理解为终端设备120丢失，并且可以主动发起BS 110与终端设备120之间的无线电连接的重建。换句话说，如果BS110知道终端设备120丢失，则它将触发连接重建。应当注意的是，这种连接重建不是由核心网络内的实体触发的，而是由BS 110本身触发的。在实施例中，BS 110可以广播用于发起连接重建的消息。例如，该消息可以通过媒体访问控制(MAC)层来广播。另外，在一些实施例中，BS 110还可以与相邻BS协调并且在需要时请求相邻BS广播该消息。
现在将结合图4-6来描述确定目标波束的一些示例实施例。图4示出了根据本公开的一个实施例的由第一设备实现的方法400的流程图。方法400可以被认为是对上面参考图3描述的方法300的具体实现，其中基于波束集合来确定目标波束。然而，应当注意的是，这仅仅是出于说明本公开的原理的目的，而不是限制其范围。
在步骤410中进入方法400，在步骤410中，基于多个预定义波束来确定包括至少一个候选波束的波束集合。波束集合可以包括一个或多个候选波束并且可以以多种方式来确定。在一些实施例中，BS 110可以确定波束集合的大小，其指示将包括在波束集合中的候选波束的数量。可以基于预定义波束中的每个波束的波束宽度、第二设备的移动速度和/或其他适当的因素来确定该大小。然后，BS 110可以从多个预定义波束中选择该数量的波束，作为波束集合中的候选波束。
在一些实施例中，波束集合可以包括历史数据传输中使用的波束、与历史数据传输中使用的波束相邻的波束、在来自第二设备的报告中指示的波束、和/或基于预定义波束确定的其他适当波束。
波束集合可以是静态的或动态的。在一些实施例中，波束集合可以根据信道状况和/或其他相关因素而改变。备选地或另外地，波束集合可可以随时间而改变。在实施例中，BS 110可以确定波束集合中每个候选波束的生命期。生命期表示候选波束处于波束集合中的时间段，即候选波束多长时间处于波束集合中。如果生命期超过预定生命阈值，则BS 110可以从波束集合中去除该候选波束。另外或可选地，BS 110还可以根据波束集合的大小来确定一个或多个新的候选波束。
在步骤420中，从波束集合中的至少一个候选波束中确定目标波束。可以存在多种方式来基于波束集合确定目标波束。在一个实施例中，波束集合中的所有候选波束可以被直接视为目标波束。
在替代实施例中，可以根据一些预定义规则从波束集合中选择包括一个或多个候选波束的子集，并且可以从波束集合的子集中确定目标波束。例如，波束集合中的候选波束可以根据其历史传输质量进行排序，并且可以将其历史传输质量超过预定义阈值的候选波束选择到该子集中。然后，可以将该子集中的候选波束确定为目标波束。
在替代实施例中，BS 110可以基于波束集合中的候选波束的波束方向(下文中也简称为“方向”)来选择目标波束。例如，BS 110可以从波束集合中确定其方向最接近波束集合中所有候选波束的平均方向的中心波束。然后，BS 110可以直接将中心波束确定为目标波束。或者，BS 110可以基于平均方向和预定阈值来设置方向范围，并且将其方向在方向范围内的一个或多个候选波束确定为目标波束。
在步骤430中，在第二设备的活动期中通过目标波束向第二设备发送数据。例如，BS 110可以通过在步骤420中确定的目标波束向终端设备120发送数据。如果在步骤420中确定有多个目标波束，则BS 110可以确定用于扫描目标波束的顺序。在一个实施例中，扫描顺序可以通过对这些目标波束的波束成形增益进行预测和排序来确定。该步骤的其他方面与结合步骤320所讨论的那些类似，因此在此不详细描述。
在一些实施例中，可以基于波束集合的大小来确定终端设备120的活动期，以使得终端设备120不会错过任何发送的数据。例如，可以将活动期设置为等于或大于用于扫描目标波束的总时间。
现在参考图5，其示出了根据本公开的实施例的通过第一设备实现的方法500的流程图。方法500可以被认为是上面参考图3所描述的方法300的具体实现，其中链路增益可以通过主动数据重传来补偿。然而，应当注意的是，这仅仅是出于说明本公开的原理的目的，而不是限制其范围。
在步骤510中进入方法500，在步骤510中，第一设备确定预定义波束中的一个波束作为目标波束，或者确定一组预定义波束的组合作为目标波束。在一些实施例中，目标波束可以被确定为在向终端设备120的上次数据传输中使用的预定义波束(也被称为“上次波束”)、其方向离上次波束的方向不远的预定义波束等。
在一些替代实施例中，BS 110可以将一组预定义波束组合为目标波束。可以根据特定标准从多个预定义波束中选择该组。例如，可以将与良好传输质量相关联的预定义波束选择到该组中。传输质量可以通过诸如信号强度、信噪比(SNR)、信号与干扰和噪声比(SINR)等因素来反映。通过将这些因素与预定阈值进行比较，可以选择与良好传输质量相关联的波束。在另一示例中，具有较宽波束宽度的预定义波束也可以被选择到该组中。在确定组之后，组中的所有波束可以被组合为一个目标波束。
可能存在多种方法将若干波束组合成一个新波束。例如，波束的方向可以合并成一个方向。这样，组合波束可以产生较大的覆盖。应当理解的是，仅仅是为了说明组合而不是进行限制来描述上述示例。本领域技术人员将意识到，可以通过合并波束的其他特性(例如，波束宽度)来组合波束。
在步骤520中，第一设备基于历史传输质量来确定目标波束的重复次数。重复次数表示用于通过目标波束向终端设备120发送数据的次数。历史传输质量指示历史数据传输的质量，例如导频信号或其他先前发送的数据的信号强度、SNR和SINR。在一些实施例中，BS110可以基于来自终端设备120的报告来获得历史传输质量。该报告可以实现为测量报告、信道报告或能够报告传输质量的其他适当的消息。
可选地或另外地，历史传输质量可以在每次由终端设备120报告时由BS 110记录。当BS 110需要历史传输质量时，它可以通过搜索相关记录而不是等待来自终端设备120的任何报告来获得历史传输质量。
在本公开的实施例中，重复次数可以用多种方式获得。在一些实施例中，BS 110可以例如基于来自终端设备120的报告来获得历史传输质量，并且获得与参考波束宽度相对应的参考传输质量。参考波束宽度是参考波束的宽度，并且可以根据系统要求、经验值、统计数据等来预定义。参考传输质量可以是在无重复情况下与参考波束宽度相对应的最小可接受质量。然后，BS 110可以基于历史传输质量和参考传输质量来确定重复次数。
在一些实施例中，重复次数可以根据以下来确定：
Figure BDA0001635798620000131
其中N表示重复次数；greport表示以dB为单位的历史传输质量；gref1表示参考传输质量；Δ表示余量因子；并且db2lin表示用于将以dB为单位的值转换为线性域中的值的操作。
备选地或附加地，历史传输质量可以包括统计覆盖边缘无线电质量。在这种情况下，重复次数可能不需要根据等式(1)来计算，而可以被设置为固定次数。可以基于统计覆盖边缘无线电质量来确定固定重复次数。在这种情况下，不需要配置终端设备120来报告任何测量。
在步骤530中，第一设备以重复次数通过目标波束向第二设备发送数据。例如，BS110可以以重复次数通过目标波束向终端设备120发送数据。在一些实施例中，终端设备120可以在接收到每个重复之后试验性地对数据进行解码。如果在最后一次重复之前成功地将数据解码，则终端设备120可以不再对剩余的重复进行解码。作为替代，在一些实施例中，终端设备120可以以重复次数接收数据、组合所有接收到的数据并对数据的组合进行解码。
现在参考图6，其示出了根据本公开的实施例的通过第一设备实现的方法600的流程图。方法600可以被认为是对上面参考图3描述的方法300的具体实现，其中目标波束的波束宽度是可调整的。然而，应当注意的是，这仅仅是出于说明本公开的原理的目的，而不是限制其范围。
在步骤610中进入方法600，在步骤610中，第一设备基于历史传输质量来确定目标波束的波束宽度。可以用多种方式来确定波束宽度。在一些实施例中，BS 110可以基于来自终端设备120的报告来获得历史传输质量。然后，BS 110可以获得指示与可接受波束宽度相对应的传输质量的参考传输质量。基于历史传输质量和参考传输质量，BS 110可以确定波束宽度。在一个示例中，可以基于以下来确定波束宽度：
Figure BDA0001635798620000141
其中K表示目标波束的波束宽度的系数；greport表示以dB为单位的历史传输质量；gref2表示参考传输质量；Δ表示余量因子；并且db2lin表示用于将以dB为单位的值转换为线性域中的值的操作。在一个示例中，新波束的宽度可以被扩展K个波束栅格。
或者，在一些实施例中，可以将传输质量到波束宽度的映射表存储在BS 110处。在这样的实施例中，BS 110可以通过查看表格来确定目标波束的波束宽度。
在步骤620中，第一设备基于多个预定义波束来确定具有所确定的波束宽度的目标波束。在一些实施例中，BS 110可以从多个预定义波束中选择具有在步骤610中确定的波束宽度的一个波束，并且将所选择的波束确定为目标波束。在一些实施例中，BS 110可以从多个预定义波束中选择波束，其中在步骤610中确定的波束宽度与选择波束的波束宽度之间的差小于预定阈值。
在步骤630中，第一设备通过目标波束向第二设备发送数据。例如，BS 110可以通过在步骤620中确定的目标波束向终端设备120发送数据。该步骤的其他方面与结合步骤320所讨论的那些类似，因此在此不详细描述。
根据本公开的实施例，还可以基于诸如在步骤410中确定的波束集合之类的波束集合来确定在方法500或600中确定的目标波束。为了简单起见，将省略详细描述。
现在参考图7，其示出了根据本公开的一个实施例的方法700的流程图。将意识到，方法700可以通过第二设备(例如，终端设备120或其他适当的设备)来实现。出于说明的目的，下面将参考无线通信系统100中的终端设备120来描述方法700。
在步骤710中，终端设备120可以在第二设备的活动期中通过目标波束接收从第一设备(例如，BS 110)发送的数据。根据结合图3-6描述的实施例，可以基于多个预定义波束来确定目标波束。
在一些实施例中，BS 110可以以重复次数通过目标波束向终端设备120发送数据。图8示出了在这种情况下通过终端设备120实现的方法800的流程图。在步骤810中，终端设备120可以获得重复次数。然后，在步骤820中，终端设备120可以以重复次数接收数据。例如根据结合方法500的步骤510描述的实施例，可以由BS 110来确定重复次数，并且BS 110可以经由单独的消息或者与发送的数据一起向终端设备120通知该重复次数。因此，终端设备200可以从BS 110获得重复次数。作为替代，可以通过高级信令来获得重复次数。应当注意的是，仅仅是为了进行说明而非进行限制来讨论以上示例，本领域技术人员将会理解用于获得重复次数的其他适当方式。
在接收数据期间，终端设备120可以试验性地对在每次重复中接收到的数据进行解码。如果在最后一次重复之前成功地将数据解码，则终端设备120可以不再对剩余的重复进行解码。作为替代，在一些实施例中，终端设备120可以以重复次数接收数据、组合所有接收到的数据并对数据的组合进行解码。
可选地，在一些实施例中，终端设备120还可以向BS 110提供关于传输质量的信息。图9示出了在这种情况下通过终端设备120实现的方法900的流程图。在步骤910中，终端设备120可以通过目标波束来接收从BS 110发送的数据。该步骤与步骤710类似，因此在此不再重复。在步骤920中，终端设备120可以基于接收到的数据来测量信号强度。在步骤930中，基于所测量的信号强度，终端设备120可以确定目标波束的传输质量。在步骤940中，如果传输质量超过预定质量阈值，则终端设备120可以向BS 110发送指示传输质量、测量的信号强度等的报告(例如，测量报告、信道报告等)。
可选地，在一些实施例中，终端设备120还可以基于当前传输质量与历史传输质量的比较向BS 110提供关于当前传输质量的信息。图10示出了在这种情况下通过终端设备120实现的方法1000的流程图。在步骤1010中，终端设备120可以通过目标波束来接收从BS110发送的数据。该步骤与步骤710类似，因此在此不再重复。在步骤1020中，终端设备120可以基于接收到的数据来测量信号强度。在步骤1030中，终端设备120可以基于测量的信号强度来确定目标波束的当前传输质量。在步骤1040中，如果当前传输质量与历史传输质量之间的差值超过预定的差值阈值，则终端设备120可以向BS 110发送指示当前传输质量的报告。
可选地，在一些实施例中，响应于从BS 110接收到用于发起连接重建的广播消息，终端设备120可以执行第一设备与第二设备之间的无线电连接的重建。
图11示出了根据本公开的一个实施例的第一设备1100的框图。将意识到，第一设备1100可以通过如图1中所示的BS110或其他适当的设备来实现。
如图所示，第一设备1100包括控制器1110和收发器1120。控制器1100被配置为基于多个预定义波束来确定目标波束，以用于向执行不连续接收的第二设备的数据发送。收发器1120被配置为在第二设备的活动期中通过目标波束向第二设备发送数据以提高传输质量。
在实施例中，控制器1110还可以被配置为：基于所述多个预定义波束来确定包括至少一个候选波束的波束集合，所述至少一个候选波束包括历史数据传输中使用的波束、与历史数据传输中使用的波束相邻的波束、以及在来自第二设备的报告中指示的波束中的至少一个；以及从所述波束集合中的所述至少一个候选波束中确定所述目标波束。
在实施例中，控制器1110还可以被配置为：基于多个预定义波束中的每一个预定义波束的波束宽度和第二设备的移动速度中的至少一个来确定波束集合的大小；以及根据所确定的所述波束集合的大小从所述多个预定义波束中选择所述至少一个候选波束。
在实施例中，控制器1110还可以被配置为：确定波束集合中的每个候选波束的生命期，所述生命期指示候选波束处于波束集合中的时间段；以及响应于确定候选波束的所述生命期超过预定生命阈值，从所述波束集合中去除所述候选波束。
在实施例中，控制器1110还可以被配置为：计算所述波束集合中的所述至少一个候选波束的平均方向；确定所述至少一个候选波束中具有最接近该平均方向的方向的一个候选波束作为中心波束；以及基于所述中心波束来确定所述目标波束。
在实施例中，控制器1110还可以被配置为：将所述多个预定义波束中的一个预定义波束或者一组所述多个预定义波束的组合确定为所述目标波束。
在实施例中，控制器1110还可以被配置为基于历史传输质量来确定目标波束的重复次数。收发器1120还可以被配置为以重复次数通过目标波束向第二设备发送数据。
在实施例中，控制器1110还可以被配置为：基于来自所述第二设备的报告来获得所述历史传输质量；获得与参考波束宽度相对应的参考传输质量；以及基于所述历史传输质量和所述参考传输质量来确定所述重复次数。
在实施例中，控制器1110还可以被配置为：基于历史传输质量来确定目标波束的波束宽度；以及基于所述多个预定义波束来确定具有所确定的波束宽度的所述目标波束。
在实施例中，控制器1110还可以被配置为：基于来自所述第二设备的报告来获得所述历史传输质量；获得指示与可接受波束宽度相对应的传输质量的参考传输质量；以及基于所述历史传输质量和所述参考传输质量来确定所述波束宽度。
在实施例中，收发器1120还可以被配置为：如果第二设备未能将数据解码，则发送用于发起连接重建的广播消息以发起第一设备与第二设备之间的无线电连接的重建。
图12示出了根据本公开的一个实施例的第二设备1200的框图。将意识到，第二设备1200可以通过如图1中所示的终端设备120或其他适当的设备来实现。
如图所示，第二设备1200包括收发器1210，该收发器1210被配置为在第二设备的活动期中通过目标波束来接收从第一设备发送的数据，所述目标波束是基于多个预定义波束确定的以提高传输质量。
在实施例中，可以从包括至少一个候选波束的波束集合中确定目标波束，所述至少一个候选波束包括历史数据传输中使用的波束、与历史数据传输中使用的波束相邻的波束、以及在来自第二设备的报告中指示的波束中的至少一个。
在实施例中，可以通过以下操作来确定目标波束：通过基于多个预定义波束中的每一个预定义波束的波束宽度和第二设备的移动速度中的至少一个来确定波束集合的大小；以及根据所确定的波束集合的大小从多个预定义波束中选择至少一个候选波束。
在实施例中，可以通过以下操作来确定目标波束：通过确定波束集合中的每个候选波束的生命期，所述生命期指示候选波束处于波束集合中的时间段；以及且响应于确定候选波束的生命期超过预定生命阈值，从波束集合中去除该候选波束。
在实施例中，可以通过以下操作来确定目标波束：计算波束集合中的至少一个候选波束的平均方向、确定所述至少一个候选波束中具有最接近平均方向的方向的一个候选波束作为中心波束、以及基于中心波束来确定目标波束。
在实施例中，第二设备还可以包括控制器1220，该控制器1220被配置为获得目标波束的重复次数，所述数据从第一设备被发送达预定次数。收发器1210还可以被配置为以重复次数接收数据。
在实施例中，第二设备还可以包括控制器1220，其被配置为基于接收到的数据来测量信号强度、基于所测量的信号强度来确定目标波束的传输质量、并且确定传输质量是否超过预定质量阈值。收发器1210还可以被配置为：如果传输质量超过预定质量阈值，则向第一设备发送指示目标波束和测量的信号强度中的至少一个的报告。
在实施例中，第二设备还可以包括控制器1220，其被配置为基于接收到的数据来测量信号强度、，基于所测量的信号强度来确定目标波束的当前传输质量，并且确定当前传输质量与历史传输质量之间的差值是否超过预定差值阈值。收发器1210还可以被配置为：如果差值超过预定差值阈值，则向第一设备发送指示当前传输质量的报告。
在实施例中，第二设备还可以包括控制器1220，其被配置为：响应于从第一设备接收到用于发起连接重建的广播消息，执行第一设备与第二设备之间的无线电连接的重建。
应当理解的是，第一设备1100中包括的组件对应于方法300-600的步骤，并且第二设备1200中包括的组件对应于方法700-1000的步骤。因此，以上参考图3至图6描述的所有操作和特征同样可适用于第一设备1100中包括的组件并且具有类似的效果，并且以上参考图7至图10描述的所有操作和特征同样可适用于第二设备1200中包括的组件并且具有类似的效果。为了简化，将省略细节。
第一设备1100和第二设备1200中包括的组件可以以各种方式来实现，包括软件、硬件、固件或其任何组合。在一个实施例中，可以使用软件和/或固件(例如，存储在存储介质上的机器可执行指令)来实现一个或多个单元。除了机器可执行指令之外或代替机器可执行指令，可以至少部分地通过一个或多个硬件逻辑组件来实现第一设备1100和第二设备1200中包括的组件的部分或全部。例如，但不限于，可以使用的说明性类型的硬件逻辑组件包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等。
图13示出了适用于实现本公开的实施例的设备1300的简化框图。将意识到，设备1300可以通过第一设备(例如，BS 110)或第二设备(例如，终端设备120)来实现。
如图所示，设备1300包括数据处理器(DP)1310、耦合到DP 1310的存储器(MEM)1320、耦合到DP 1310的适当的RF发射机TX和接收机RX 1340、以及耦合到DP 1310的通信接口1350。MEM 1320存储程序(PROG)1330。TX/RX 1340用于双向无线通信。应当注意的是，TX/RX 1340具有至少一个天线以便于进行通信，尽管实际上本申请中提及的接入节点可能具有若干天线。通信接口1350可以表示与其他网络元件的通信所必需的任何接口，例如用于eNB之间的双向通信的X2接口、用于移动管理实体(MME)/服务网关(S-GW)与eNB之间的通信的S1接口、用于eNB与中继节点(RN)之间的通信的Un接口、或者用于eNB与终端设备之间的通信的Uu接口。
假设PROG 1330包括程序指令，所述程序指令在被关联的DP 1310执行时使得设备1300能够根据本公开的实施例进行操作，如本文中使用图3至图6中的方法300至600或者图7至图10中的方法700至1000所讨论的。可以通过设备1300的DP 1310可执行的计算机软件、或者通过硬件或通过软件和硬件的组合来实现本文中的实施例。数据处理器1310和MEM1320的组合可以形成适于实现本公开的各种实施例的处理装置1360。
MEM 1320可以具有适合于本地技术环境的任何类型，并且可以使用任何合适的数据存储技术，作为非限制性示例，例如基于半导体的存储器件、磁存储器件和系统、光学存储器件和系统、固定存储器和可拆卸存储器)来实现。尽管在设备1300中仅示出一个MEM，但设备1300中可以存在若干个物理上不同的存储器模块。DP 1310可以具有适合本地技术环境的任何类型，并且作为非限制性示例，可以包括一个或多个通用计算机，专用计算机，微处理器，数字信号处理器(DSP)和基于多核处理器架构的处理器。设备1300可以具有多个处理器，例如在时间上从动于与主处理器同步的时钟的专用集成电路芯片。
通常，可以用硬件或专用电路、软件、逻辑单元或其任何组合来实现本公开的各种实施例。一些方面可以用硬件来实现，而其他方面可以用可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件来实现。虽然本公开的实施例的多个方面被示出和描述为框图、流程图，或者使用一些其它的图形表示，但是将意识到，本文描述的框、装置、系统、技术或方法可以被实施为(作为非限制示例)硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其它计算设备、或者它们的某种组合。
举例来说，可以在目标真实或虚拟处理器上的设备中执行的机器可执行指令的一般上下文中描述本公开的实施例，该机器可执行指令例如是在程序模块中包括的机器可执行指令。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、库、对象、类、组件、数据结构等。在各种实施例中，可以根据需要在程序模块之间组合或拆分程序模块的功能。可以在本地或分布式设备内执行程序模块的机器可执行指令。在分布式设备中，程序模块可以位于本地存储介质和远程存储介质二者中。
可以以一种或多种编程语言的任何组合来写用于执行本公开的方法的程序代码。可以将这些程序代码提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，以使得程序代码在被处理器或控制器执行时实现在流程图和/或框图中指定的功能/操作。程序代码可以完全在机器上执行，部分在机器上执行，作为独立软件包来执行，部分在机器上且部分在远程机器上执行，或完全在远程机器或服务器上执行。
在本公开的上下文中，机器可读介质可以是任何有形介质，其可以包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备相关的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读存储介质。机器可读介质可以包括(但不限于)电、磁、光、电磁、红外、或半导体系统、装置或设备、或者前述各项的任意适当组合。机器可读存储介质的更加具体的示例包括：具有一个或多个电线的电连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式高密度盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、磁存储设备、或前述各项的任意适当组合。
此外，虽然以特定顺序描绘了操作，但是这不应被理解为要求这些操作以示出的特定顺序或以顺序次序执行，或者需要执行所有示出的操作来实现期望的结果。在特定环境中，多任务处理和并行处理可能是有利的。同样地，尽管在上述讨论中包含了若干具体实施细节，但这些细节不应被解释为对本公开的范围的限制，而应被解释为是对可能特定于特定实施例的特征的描述。在独立实施例的上下文中描述的特定特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中分开地或以任何适当的子组合实现。
尽管已经以对结构特征和/或方法动作特定的语言描述了本公开，但是应当理解的是，在所附权利要求中限定的本公开不必受限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面描述的特定特征和动作是作为实现权利要求的示例形式而公开的。

Claims (20)

1.一种无线通信网络中的第一设备(110)实现的方法(300,400,500,600)，所述方法(300,400,500,600)包括：
基于多个预定义波束来确定(310)目标波束，以用于向执行不连续接收的第二设备(120)的数据发送；以及
在所述第二设备(120)的活动期中通过所述目标波束向所述第二设备(120)发送(320,460,630)数据以提高传输质量，
其中确定(310)所述目标波束包括：
基于所述多个预定义波束来确定(410)包括至少一个候选波束的波束集合；
计算所述波束集合中的所述至少一个候选波束的平均方向；
将所述至少一个候选波束中具有最接近所述平均方向的方向的一个候选波束确定为中心波束；以及
基于所述中心波束来确定所述目标波束。
2.根据权利要求1所述的方法(300,400,500,600)，其中
所述至少一个候选波束包括历史数据传输中使用的波束、与历史数据传输中使用的波束相邻的波束、以及在来自所述第二设备(120)的报告中指示的波束中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的方法(300,400,500,600)，其中确定(410)所述波束集合包括：
基于所述多个预定义波束中的每一个预定义波束的波束宽度和所述第二设备(120)的移动速度中的至少一个来确定所述波束集合的大小；以及
根据所确定的所述波束集合的大小，从所述多个预定义波束中选择所述至少一个候选波束。
4.根据权利要求2至3中任一项所述的方法(300,400,500,600)，其中确定(410)所述波束集合包括：
确定所述波束集合中的每个候选波束的生命期，所述生命期指示候选波束处于所述波束集合中的时间段；以及
响应于确定候选波束的生命期超过预定生命阈值，从所述波束集合中去除所述候选波束。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(300,400,500,600)，其中确定(310)所述目标波束包括：
确定(510)所述多个预定义波束中的一个预定义波束或者一组所述多个预定义波束的组合为所述目标波束。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法(300,400,500,600)，还包括：
基于历史传输质量来确定(520)所述目标波束的重复次数，并且
其中通过所述目标波束来发送(320)所述数据包括：以所述重复次数通过所述目标波束向所述第二设备(120)发送(530)所述数据。
7.根据权利要求6所述的方法(300,400,500,600)，其中确定(520)所述重复次数包括：
基于来自所述第二设备(120)的报告来获得所述历史传输质量；
获得与参考波束宽度相对应的参考传输质量；以及
基于所述历史传输质量和所述参考传输质量来确定所述重复次数。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(300,400,500,600)，其中确定(310)所述目标波束包括：
基于历史传输质量来确定(610)所述目标波束的波束宽度；以及
基于所述多个预定义波束来确定(620)具有所确定的波束宽度的所述目标波束。
9.根据权利要求8所述的方法(300,400,500,600)，其中确定(610)所述波束宽度包括：
基于来自所述第二设备(120)的报告来获得所述历史传输质量；
获得指示与可接受波束宽度相对应的传输质量的参考传输质量；以及
基于所述历史传输质量和所述参考传输质量来确定所述波束宽度。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的方法(300,400,500,600)，还包括：
如果所述第二设备(120)未能将所述数据解码，则发送用于发起连接重建的广播消息以发起所述第一设备(110)与所述第二设备(120)之间的无线电连接的重建。
11.一种无线通信网络中执行不连续接收的第二设备(120)实现的方法(700)，所述方法(700)包括：
在所述第二设备(120)的活动期中通过目标波束来接收(710,910,1010)从第一设备(110)发送的数据，所述目标波束是基于多个预定义波束确定的以提高传输质量，
其中所述目标波束是从包括至少一个候选波束的波束集合中确定的，并且
其中所述目标波束是通过以下操作来确定的：计算所述波束集合中的所述至少一个候选波束的平均方向；将所述至少一个候选波束中具有最接近所述平均方向的方向的一个候选波束确定为中心波束；以及基于所述中心波束来确定所述目标波束。
12.根据权利要求11所述的方法(700)，其中所述至少一个候选波束包括历史数据传输中使用的波束、与历史数据传输中使用的波束相邻的波束、以及在来自所述第二设备(120)的报告中指示的波束中的至少一个。
13.根据权利要求12所述的方法(700)，其中所述波束集合是通过以下操作来确定的：基于所述多个预定义波束中的每一个预定义波束的波束宽度和所述第二设备(120)的移动速度中的至少一个来确定所述波束集合的大小；以及根据所确定的所述波束集合的大小，从所述多个预定义波束中选择所述至少一个候选波束。
14.根据权利要求12-13中的任一项所述的方法(700)，其中所述波束集合是通过以下操作来确定的：确定所述波束集合中的每个候选波束的生命期，所述生命期指示候选波束处于所述波束集合中的时间段；以及响应于确定候选波束的所述生命期超过预定生命阈值，从所述波束集合中去除所述候选波束。
15.根据权利要求11-13中任一项所述的方法(700)，其中接收(710)所述数据包括：
获得(810)所述目标波束的重复次数，所述数据从所述第一设备(110)被发送所述重复次数；以及
以所述重复次数接收(820)所述数据。
16.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，还包括：
基于接收到的数据来测量(920)信号强度；
基于所测量的信号强度来确定(930)所述目标波束的传输质量；以及
如果所述传输质量超过预定质量阈值，则向所述第一设备(110)发送(940)指示所确定的传输质量和所测量的信号强度中的至少一个的报告。
17.根据权利要求11-13中任一项所述的方法(700)，还包括：
基于接收到的数据来测量(1020)信号强度；
基于所测量的信号强度来确定(1030)所述目标波束的当前传输质量；以及
如果所述当前传输质量与历史传输质量之间的差值超过预定差值阈值，则向所述第一设备(110)发送(1040)指示所述当前传输质量的报告。
18.根据权利要求11-13中任一项所述的方法(700)，还包括：
响应于从所述第一设备(110)接收到用于发起连接重建的广播消息，执行所述第一设备(110)与所述第二设备(120)之间的无线电连接的重建。
19.一种在无线通信网络中的第一设备(1300)，包括：
处理器(1310)和存储器(1320)，所述存储器(1320)包含由所述处理器(1310)可执行的指令，所述处理器(1310)适于使所述第一设备(1300)执行根据权利要求1-10中任一项所述的方法(300,400,500,600)。
20.一种在无线通信网络中的第二设备(1300)，包括：
处理器(1310)和存储器(1320)，所述存储器(1320)包含由所述处理器(1310)可执行的指令，所述处理器(1310)适于使所述第二设备(1300)执行根据权利要求11-18中任一项所述的方法(700)。
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