CN109565687A - 用于大规模mimo系统的增强上行链路波束选择 - Google Patents

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Abstract

无线网络基于网络根据基本上行链路波束选择协议而接收的UE的上行链路信令的质量，无线电网络向用户设备(UE)发送触发增强上行链路波束选择协议的下行链路信令。作为响应，UE根据下行链路信令传送具有上行链路波束的预定义信令，诸如上行链路波束参考信号(U‑BRS)。网络测量并选择这些上行链路波束中的一个或多个上行链路波束以供UE用于发送上行链路数据，并且向UE通知该选择。在各种实施例中，基本上行链路波束选择协议基于上行链路‑下行链路互易性，下行链路触发信令是动态的并且还选择上行链路波束的子集，并且多个UE可以在公共信令中被触发，其中经由加扰ID使得能够由这些UE进行盲解码，以用于该增强上行链路波束选择协议目的。

Description

用于大规模MIMO系统的增强上行链路波束选择
技术领域
所描述的发明涉及无线通信，并且更具体地，涉及在用户设备(UD)与以缺乏稳健性(诸如在视线(LOS)类型无线电通信特性中所观察到的稳健性)为特征的无线电接入网络之间建立无线连接。这些特性对于正在开发5G无线电接入技术(RAT)的毫米波(mmWave)频谱而言是非常普遍的。
背景技术
无线无线电接入技术需要继续改进，以处理增加的数据量和更多数目的订户。3GPP组织正在开发第五代(5G)无线网络，以在仍然满足对某些4G应用的现有超低延迟要求的同时处理大约10Gbps(每秒千兆比特)量级的峰值数据速率。5G旨在利用毫米波(mmWave)频带中GHz或更高量级的无线频谱；并且还支持大规模MIMO(多个输入多个输出)(m-MIMO)。与4G系统相比，M-MIMO系统的特征是天线的数目多得多，以及波束成形更好，并且天线增益更高。
工作在5G系统上的某些3GPP团队内的一个当前议题是用户设备(UE)侧的波束成形。多年来，UE拥有多根自己的天线并不少见，但是开发UE的MIMO能力比开发网络侧的MIMO潜力的稳健性略低。例如，在4G/LTE系统中，可以利用有源天线系统(AAS)在网络侧/基站侧传送多个波束。基于波束成形下行链路参考信令，UE可以进行波束特定测量，并且将UE认为最佳的下行链路波束的索引反馈给网络。但是，在UE侧，天线少得多(通常2或4根天线)，并且UE的较小物理尺寸实际上限制了这几个UE侧天线的尺寸。然而，在UE侧，使用具有尺寸限制的少量天线。由于这些原因，已经被开发的并发现在网络侧有用的波束成形技术通常不被认为类似地在UE侧进行部署。
但是在非常高的频带(例如，甚至高于6GHz)，5G系统应该提供UE侧波束成形可以显著提高链路预算的无线电环境。这是这些教导所针对的领域，但是一般原理不具体限于5G系统或甚至不限于GHz级无线电环境。
以下参考文献提供了一些相关背景资料：
●LTE:the UMTS Long Term Evolution from Theory to Practice(第2版；JohnWiley&Sons,Ltd.；2011年)，第11章和第29章(2016年6月8日最后访问-可在http://www.aldraji.com/download/The_UMTS_Long_Term_EvolutionB.p df获得)。
●J.Nsenga等人于2009年6月发表在IEEE Proc.ICC中的“Joint Transmit andReceive Analog Beamforming in 60GHz MIMO multipath channels”。
●Ahmed Alkhateeb等人于2014年10月发表在IEEE信号处理专题第8卷第5册第831-846页上的”Channel Estimation and Hybrid Precoding for Millimeter WaveCellular System”。
●3GPP TS 36.213v13.1.1(2016年03月)E-UTRA Physical layer procedures，第五节。
发明内容
在这些教导的第一实施例中，提供了一种方法，该方法包括：基于根据基本上行链路波束选择协议从用户设备(UE)接收到的上行链路信令的质量，向UE发送触发增强上行链路波束选择协议的下行链路信令；根据下行链路信令从UE接收具有上行链路波束的预定义信令；选择上行链路波束中的一个或多个上行链路波束以供UE用于发送上行链路数据；以及，向UE通知该选择。
在这些教导的第二实施例中，提供了一种计算机可读存储器，该计算机可读存储器有形地存储计算机程序，该计算机程序在被一个或多个处理器执行时使主机无线电接入节点设备：基于根据基本上行链路波束选择协议从用户设备(UE)接收到的上行链路信令的质量，向UE发送触发增强上行链路波束选择协议的下行链路信令；根据下行链路信令从UE接收具有上行链路波束的预定义信令；选择上行链路波束中的一个或多个上行链路波束以供UE用于发送上行链路数据；以及，向UE通知该选择。
在这些教导的第三实施例中，提供了一种装置，包括至少一个处理器和存储计算机程序的至少一个存储器。在该实施例中，该至少一个处理器被与该至少一个存储器和计算机一起配置以使该装置至少：基于根据基本上行波束选择协议从用户设备(UE)接收到的上行信令的质量，向UE发送触发增强上行波束选择协议的下行信令；根据下行信令从UE接收具有上行波束的预定义信令；选择上行波束中的一个或多个上行波束以供UE用于发送上行数据；以及，向UE通知该选择。
在这些教导的第四实施例中，提供了一种方法，该方法包括：响应于接收到下行链路触发信令，根据下行链路触发信令传送具有上行链路波束的预定义上行链路信令；接收对预定义上行链路信令的应答，该应答标识上行链路波束中的一个或多个上行链路波束；以及随后，在所标识的一个或多个上行链路波束上发送上行链路数据。
在这些教导的第五实施例中，提供了一种计算机可读存储器，其有形地存储计算机程序，该计算机程序在被执行时使主机用户设备：响应于接收到下行链路触发信令，根据下行链路触发信令传送具有上行链路波束的预定义上行链路信令；接收对预定义上行链路信令的应答，该应答标识上行链路波束中的一个或多个上行链路波束；以及随后，在所标识的一个或多个上行链路波束上发送上行链路数据。
在这些教导的第六实施例中，提供了一种装置，该装置包括至少一个处理器和存储计算机程序的至少一个存储器。在该实施例中，该至少一个处理器被与该至少一个存储器和计算机一起配置以使该装置至少：响应于接收到下行链路触发信令，根据下行链路触发信令传送具有上行链路波束的预定义上行链路信令；接收对预定义上行链路信令的应答，该应答标识上行链路波束中的一个或多个上行链路波束；以及随后，在所标识的一个或多个上行链路波束上发送上行链路数据。
在这些教导的第七实施例中，提供了一种装置，该装置包括：用于发送的部件、用于接收的部件、用于选择的部件以及用于通知的部件。用于发送的部件用于基于根据基本上行链路波束选择协议从用户设备(UE)接收到的上行链路信令的质量，向UE发送触发增强上行链路波束选择协议的下行链路信令。用于接收的部件用于根据下行链路信令从UE接收具有上行链路波束的预定义信令。用于选择的部件用于选择上行链路波束中的一个或多个上行链路波束以供UE用于发送上行链路数据，并且用于通知的部件用于向UE通知该选择。在特定非限制性实施例中，用于发送的部件和用于接收的部件包括无线电的相应的发射机和接收器，其与一个或多个存储器结合并且启用被存储在本地存储器上的软件；用于选择的部件包括具有软件和存储器的一个或多个处理器，并且用于通知的部件包括发射机。
在这些教导的第八实施例中，提供了一种装置，该装置包括：用于传送的部件、用于接收的部件和用于发送的部件。用于传送的部件用于响应于接收到所述下行链路触发信令，根据下行链路触发信令传送具有上行链路波束的预定义上行链路信令。用于接收的部件用于接收对预定义上行链路信令的应答，该应答标识上行链路波束中的一个或多个上行链路波束。用于发送的部件用于在接收到该应答之后在所标识的一个或多个上行链路波束上发送上行链路数据。在特定非限制性实施例中，用于传送的部件和用于发送的部件包括无线电的发射机，其与一个或多个存储器结合并且启用被存储在本地存储器上的软件，并且用于接收的部件包括无线电的接收器以及具有软件和存储器的一个或多个处理器。
下面将进一步特别详细地描述这些方面和其它方面。
附图说明
图1是图示了一个特别无线电环境中的上行链路和下行链路波束的概念图，在该无线电环境中可以部署这些教导的实施例以提高链路预算。
图2是图示了与图1不同的无线电环境中的上行链路和下行链路波束的概念图，在该无线电环境中也可以部署这些教导的实施例以获益。
图3是基站与用户设备之间的信令图，其图示了被部署为在基于互易性的机制没有发现合适上行链路波束时使用的所公开的波束选择机制的实施例。
图4A是示出根据一个特定非限制性示例的将上行链路波束参考信号(U-BRS)映射到资源块和OFDM符号的不同组合的表。
图4B图示了根据一个特定实施例的可以在触发图3所示的增强上行链路波束选择协议时被标识的UE的8种可能的空间波束及其各子集。
图5A-图5B是分别从网络无线电接入节点和用户设备的角度概括本发明的某些方面的过程流程图。
图6是图示了无线电网络接入节点和UE的一些部件的示意图，每个组件均适合于实践本发明的各种方面。
具体实施方式
这些教导的示例实施例提供了一种快速且准确的上行链路波束选择方案。如下面将进一步描述的，在一个实施例中，UE在被网络触发以发送上行链路波束参考信号(U-BRS)之后发送上行链路波束参考信号(U-BRS)。该U-BSRS协助网络选择上行链路波束，例如，当常规上行链路波束选择技术(诸如基于与所选下行链路波束的互易性的上行链路波束选择技术)不合适时。这使得网络能够基于其触发UE发送的U-BSRS的测量来进行增强波束选择。下面将对示例触发与信令机制进行详细讨论。
通常，下面的讨论假设选择上行链路数据是出于传送数据的目的，因为这通常是对整体链路预算的最大提高将变得明显的情况，但是这些技术也可以被用于选择从UE传送控制信息到网络的波束。实际上，期望被用于控制信道的上行链路波束将仅复用被选择用于传送数据的上行链路波束。进一步地，虽然下面的一些示例是在选择一个上行链路波束的上下文中，但是这些相同的技术可以被用来从给定UE能够传送的所有可能的上行链路波束的较大集合中选择两个或更多上行链路波束。
出于背景目的，简要概述了用于选择上行链路波束的互易性的概念。在下行链路方向上，已知在选择适当的下行链路波束的过程中使用了波束特定参考信号。例如，可以使用信道状态信息参考信号(CSI-RS)或辅同步信号(SSS)来测量不同波束的下行链路质量，并且可以通过将这些测量彼此比较和/或与一些阈值比较来选择一个或多个下行链路波束。波束互易性的概念假设了下行链路和上行链路信道之间的相似性是足够普遍的，使得UE从网络接收其下行链路数据的下行链路波束可以被用作选择用于传送上行链路数据的上行链路波束的依据。因为下行链路波束是基于一些定性和定量依据(诸如上述CSI-RS或SSS示例)来选择的，所以所假设的上行链路链路与下行链路链路之间的对应关系将该下行链路链路分析扩展为对于下行链路链路也同样有效。
然而，这种上行链路链路与下行链路链路的对应关系的假设在一些场景中可能是无效的。图1图示了这样一个实施例，其显著点是对于不同传输点使用不同下行链路传输功率。图1的示例具有将下行链路数据发送到UE的宏eNB，但是同一UE将其上行链路数据发送到相关联的微/微微eNB。图1的无线电环境在LTE-A部署中变得越来越普遍，在LTE-A部署中，宏eNB和微/微微eNB以使得到达和来自UE的所有数据都通过宏eNB而被路由传送的协作方式来操作，宏eNB具有与微/微微eNB的网络接口，并且经由该网络接口将微/微微eNB连接至核心网络。在图1的无线电环境中，下行链路链路和上行链路链路在传送功率以及发射机与接收器之间的距离两者上的差别很大。显然，出于波束选择的目的，来自宏eNB的下行链路信道将会合理地反映出至微/微微eNB的上行链路信道不是有效的假设。
图2图示了可以通过部署这些教导的实施例提高链路预算的不同无线电环境。在图2中，从UE的角度来看，传送波束和接收波束因UE的移动而变化，即使其变化与握住(手持)UE的人的姿态或手位置的变化一样小。如图所示，在UE的12点钟位置处的传送/接收波束通常与图示的UE TX/RX(发射机/接收器)波束2位置中的基站对准，但是同一12点钟波束不位于另一UE TX/RX波束1位置中。在这种情况下，在任意给定时刻，下行链路波束可以是用于选择上行链路波束的合适代理，但是UE的移动使该下行链路波束选择只在UE再次移动之前有效。
作为进一步考虑，在5G mmWave频率区域中的无线电信号传播特性与更传统的蜂窝频率大相径庭。具体地，对于5G mmWave频率，反射率很小，并且无线电链路受到环境干扰达到可以认为无线电链路受限于视线的程度。如此，正在开发5G系统以部署大量的无线电接入点(AP)，其中UE在任意给定时间都具有与AP群集的连接。稍微改变UE的位置可以使手机的天线从其与一个网络接入节点/AP的视线链接隐藏，并且强制UE激活其与群集中另一节点/AP的连接。这种环境类似于图2的环境，但是其中UE的对两个图示位置的连接是针对不同的AP的。
无线电环境不是关于合适波束选择的唯一问题。对于来自不同制造商或来自同一制造商的不同型号的不同UE，波束变化场景的不同之处在于：不同的UE型号可能比其对应物更容易或更不易因不佳波束选择而打破最小比特/块误码率。从所有这些示例中可以看出，难以只开发下行链路参考信号以跟上用于所有UE和所有不同无线电环境的上行链路波束的变化，特别是当考虑到对与发送下行链路参考信号和报告上行链路测量结果相关联的信令开销的实际限制时。
这些教导的实施例可以被部署为独立的上行链路波束选择协议。但是，在下面的示例中，该上行链路波束选择协议被解释为对用于选择上行链路波束的更常规的互易性技术的补充，其将被部署在确定单独的互易性上行链路波束选择技术不适合的环境中。无论是独立的还是作为对其它上行链路波束选择技术的补充，这些教导提供了一种用于选择在其上发送UE的数据既快速又准确的一个或多个上行链路波束的技术。
图3图示了根据这样的示例的基站与UE之间的信令。步骤1至步骤5表示基本上行链路波束选择协议310，而步骤6至步骤9表示根据这些教导的增强上行链路波束选择协议320。在该示例中，基本上行链路波束选择协议310是基于定量和定性选择的下行链路波束来选择上行链路波束的互易性技术，但是这不是对可以被用作基本上行链路波束选择协议310的内容的限制，并且可以替代使用其它已知的或尚未开发的技术。
进一步地，虽然图3是在单个基站的上下文中，但是那并不意味着单个传输点；基站可以传送多个物理上不同的传输点或控制来自多个物理上不同的传输点的传输，各个传输点可以各自定义一个或多个传输波束，诸如远程无线电头端、微/微微eNB、AP等。这些不同的传输点可以至少各自定义(和相关UE一起)一个或多个下行链路波束，但是取决于无线电环境，这些不同的发射点与该UE一起还可以或可以不定义一个或多个上行链路波束；参见图1，这种下行链路/上行链路差异的示例。
在图3的步骤1处，基站在多个下行链路波束上向UE传送下行链路波束特定参考信号；在步骤2处，UE接收该下行链路波束特定参考信号。在步骤3处，UE测量例如参考信号接收功率RSRP和/或参考信号接收质量RSRQ的这些，并且将这些测量结果报告给基站。测量结果表示在基站侧的传送波束与在UE侧的接收波束的组合的信道质量。在步骤4处，基站评估所报告的测量结果，选择将要与该UE一起使用哪个或哪些下行链路波束，并且将网络的下行链路波束的选择通知给UE。下行链路波束或多个下行链路波束包括在基站侧的传送波束或多个传送波束以及在UE侧的接收波束或多个接收波束。利用该下行链路波束选择，在步骤5处，UE选择对应的上行链路波束，并且在该所选择的上行链路波束或多个上行链路波束上将其下一数据量传送给基站。
在该基本波束选择协议310的一些变型中，在步骤3处，UE评估其测量结果并且本身进行下行链路波束选择。虽然这将处理负担转移到了UE，但是通过允许UE仅发信号通知在其步骤3处选择的下行链路波束的索引而不是其实际波束测量来减少信令开销。由于UE不需要被通知下行链路波束选择，这也减少了步骤4处的开销信令。不管怎样，通常对于互易波束选择技术，上行链路波束都被选择以对应在分析上选择的下行链路波束，因此，例如，如果波束索引#3在步骤4处被选择作为下行链路波束(或者在步骤3处，如果UE本身进行了选择)，则波束索引#3将在步骤5处被用于上行链路数据传输。通常，基站和UE两者使用相同的上行链路波束选择算法，因此当使用波束互易技术时，无需发信号通知哪个是上行链路波束。
现在，在图3的步骤6处，基站确定了链路质量不好并且作为响应，触发增强上行链路波束选择协议320。下面将参照图4B中的具体示例进一步地详细说明针对网络/基站如何用信号通知UE触发该协议320的具体示例。
虽然网络可能在步骤6处通过若干选项来确定链路质量不好，但是不管怎样，该确定意味着根据基本上行链路波束选择协议310来选择的上行链路波束不合适，或者不再像最初那样合适。有可能是下行链路与上行链路之间的差异如此大以至于互易性根本没有选择合适的上行链路波束，在这种情况下，当UE在步骤5处在基本协议310的该步骤期间付诸使用的上行链路波束上发送了其第一批数据之后，将会立即执行步骤6。或者，有可能是上行链路波束适合一段时间但是后来已经退化。
网络在步骤1处传送的波束特定参考信号通常是静态的，并且因此如果基站察觉到与上行链路上的退化相对应的下行链路链路上的退化(例如，来自UE的更大数目的否定确认)，那么一旦下一批CSI-RS被调度用于传输(LTE中的CSI-RS定期稀疏地从每个物理和虚拟天线端口被传送)或者基于SSS的测量结果被触发报告，基站便可以选择重新运行基本协议310。在这些情况中的任何一种情况下，基站试图重新评估下行链路波束选择的抉择，并且用于互易性的基本协议310可以发现要尝试的新上行链路波束。
但是，响应于察觉上行链路中的退化，基站可以反过来选择运行如图3所描绘的增强上行链路波束选择协议320。在一个示例中，这可能是由于直到基站的下一个经调度的CSI-RS传输的时延，在这种情况下，即使存在与上行链路中的退化相对应的下行链路中的退化，基站也可能选择触发增强协议320。在另一示例中，基站可能察觉上行链路中的退化但是下行链路中没有退化，这意味着所选择的下行链路波束不是或不再是用于选择上行链路波束的合适代理。
基站可以使用各种各样的测量来在步骤6处确定链路质量不好。许多测量在无线领域中都很完善，例如：比特或块误码率(BER或BLER)、相对信号强度(RSSI)、信干噪比(SINR)和信道状态(CSI)全都可以被用来测量上行链路的质量并由此确定上行链路是否已经退化到基站应该调用增强协议320的程度。
无论在步骤6处将哪种或哪些具体测量度量用于上行链路评估，该确定都可以以多种方式查看使用中的特定上行链路波束。例如，如果我们将由基本协议310选择的上行链路波束视为在步骤6处被评估用于质量的‘所选择的波束’，如果以下标准的中一个或多个标准为真，则基站可以确定链路差到足以触发增强协议320，其中在这种情况下，候选波束是UE可能能够使用的任何其它上行链路波束：
●针对所选择的波束的链路质量低于阈值；
●另一候选波束的链路质量高于阈值；
●所选择的波束与候选波束之间的链路质量差小于阈值；
●所选择的波束与候选波束之间的链路质量差小于偏移阈值，其中该偏移是基于基站的传送功率来确定的。
做出该确定后，基站通过向UE发送触发比特(或一个比特)以调用增强上行链路波束选择协议320来完成图3的步骤6。一旦被触发，UE就在步骤7处在一个或多个波束上传送上行链路波束选择参考信号(U-BRS)，然后网络在步骤8处测量并评估该上行链路波束选择参考信号。根据该测量和评估，网络/基站选择上行链路波束并且经由无线信令将其抉择通知给UE。在这方面，根据这些教导的U-BRS被传送以协助网络选择上行链路波束。图3以步骤9结束，在步骤9处，UE在步骤8处所通知的并由基站根据增强上行链路波束选择协议320选择的所选择波束(或多个波束)上向网络/基站传送数据。
图4A是射频(作为物理资源块PRB)与OFDM符号对比的表，并且给出了针对具有16个候选波束和4个传送-接收单元(TXRU)的UE的用于U-BRS传输的示例。4个PRB和4个OFDM符号内的资源元素被用于该UE的U-BRS传输。优选地，针对不同波束的U-BRS在正交资源中被传送，以更好地确保基站侧的测量精度。针对不同UE的U-BRS传输可以通过码分多路复用(CDM)(例如，通过循环基本序列的移位)来复用。图4A仅仅是示例，并且对于U-BRS有多种其它资源映射和复用可以被用于部署这些教导的实施例。如将在下面的图4B示例中看到的，在一些实例中，对于某些实施例，UE可能在少于其所有可能的波束的波束上传送U-BRS。
为了获得快速的上行链路波束选择，可以使用动态触发信令。即，与下行链路上定期的且静态的常规CSI-RS相反，图3的步骤6处的触发信令可以在根据需要的基础上。在下文中，假设在图4B中针对UE所示出的8个波束表示用于上行链路数据的所有可能的UE波束，但是当然，对于其它UE，构成UE的所有可能的上行链路波束的波束可能是不同的。网络可以从UE类型或类中获知该信息，该信息将通知网络关于针对特定UE的传送天线的总数目。出于图4的目的，将UE在被触发发送其U-BRS之后发送其U-BRS的波束视为候选波束。
在一种实例中，有可能网络希望UE在其所有可能的波束上发送其U-BRS。当所有候选波束需要用于测量时，网络可以在图3的步骤6处使用1比特触发信令。在这些教导的实施例没有采用图4B通过示例详细说明的波束子集的情况下，也可以使用1比特触发信令；在这种情况下，随时调用增强上行链路波束选择协议320，网络将利用1比特信令触发UE，并且UE将通过在其所有可能的上行链路波束上发送其U-BRS来做出响应。
图4B详细说明了与上述1比特信令相比更简洁的解决方案，通过限制UE传送其U-BRS的候选波束的数目来减少U-BRS的开销以及网络的波束选择的延迟。在该实施例中，将UE的所有可能上行链路波束分为两个或更多个子集，并且只有在所选择的子集中的波束才被UE用来发送其U-BRS。然后，该子集将呈现由网络用于测量的所有候选波束，并且不会传送与不在所选择的子集中的波束相关的U-BRS。对于该实施例，可能有更多的触发比特；对于图4B中存在三个不同子集的示例，至少两比特可以被用于触发增强协议320和指示选择哪个波束子集的双重目的。
下面的表1呈现了用于图4B中所定义的三个子集的两个触发比特的一个示例。这两个比特的值可以视为这个表中的索引，该索引是针对基站和UE预定义的并且在图3的步骤6处发送任何触发比特之前被存储在基站和UE的相应的本地存储器中。
表1：用于发送U-BRS的上行链路波束的不同子集的示例触发比特值
备选地，值‘00’可以指示对所有可能波束的选择，如下面的表2所示。在其它实施例中，可以有更大数目的子集以及对应的更大数目的触发比特；并且在其它实施例中，一些触发比特可以选择多个以其它方式定义的子集(例如，比特值000和001分别是第一和第二子集，并且比特值011选择第一和第二子集两者)。虽然任何给定波束可以被列入一个以上的子集中，但是每个子集对于每个其它子集而言都是唯一的，并且每个子集包括少于UE的所有可能波束的波束，除了一个子集可能是例外。将波束分为子集可以是灵活的，例如，基站可以通过高层信令(例如，无线电资源控制信令)将针对每个子集的索引发送到UE。或者，在另一部署中，子集可以是固定的，并且是以针对给定无线电接入技术的公开标准来预先定义的。
表2：用于发送U-BRS的上行链路波束的不同子集的示例触发比特值
无论是灵活定义的还是固定的，都有利于如下构建子集。首先，为了确保波束选择的稳健性，至少一个波束子集应当包括多个正交波束，这些正交波束之间具有较大波束间距。另一备选方案是一个波束子集应当包括所有可能的上行链路波束。图4B的波束子集#1由上表中的信令比特‘01’触发，并且表示这样的子集：每个波束与每个其它波束正交，并且该子集中的两个波束在空间上不相邻。第二，其它子集中的波束可以是连续的，它们之间具有较小空间间距。在图4B中由上表中的相应信令比特‘01’和‘11’触发的波束子集#2和#3反映出如下原理：在给定子集中，每个波束在空间上与另一波束相邻，使得在该子集中的所有波束形成了在空间上连续的波束组。
随着无线网络变得越来越复杂，如图3的信令图所示，不再足以假设单个传输点，并且特别是如上所述的针对具有服务给定UE的AP群集的5G mmWave无线电接入技术。在这方面，对于UE具有上行链路连接的每个空间上不同的传输点，在一个实施例中，可以是增强协议320的单次调用和针对UE触发的单个子集，并且所有相关联的发射点可以从UE在该单个子集的波束上U-BRS的传输开始进行其测量，然后在图3的步骤8处向UE发信号之前在它们之间协调为上行链路选择哪个或哪些波束。
在另一实施例中，UE具有上行链路连接的每个空间上不同的传输点单方面地确定调用或不调用增强协议320，并且触发UE并标识波束子集，而不考虑其它传输点。在这种情况下，UE将在当前由任何各种不同传输点选择的所有波束上进行传送。
为了更简单地解释下面的细节，再次假设单个传输点，当UE在由触发信令指示的波束上传送其U-BRS时，基站将会在由该触发信令选择的所有波束(所有可能的UE波束或所标识的子集)上接收这些U-BRS。由于一些接收波束不可用于其它UE的数据传输，所以U-BRS的上行链路传输将会对网络接收来自其它UE的上行链路传输产生影响。进一步考虑到在小区中有不止一个UE可能需要传送U-BRS，并且显然，一旦上述教导被广泛采用，这个问题便不会是偶然问题。为了解决该干扰问题，通过将来自不同UE的U-BRS全部复用到一个特定无线电子帧中，可以将这些U-BRS及时聚合。
然后，由于与其它UE的数据传输的复用，公共触发信令将会是一种自然选择。动态信令格式可以指DCI格式3/3A。但是，需要用于加扰的新加扰ID，例如被用于UE盲解码的上行链路波束质量测量加扰ID。在该示例中，利用相应的上行链路波束质量测量加扰ID对用于所有被触发发送U-BRS的UE的触发比特进行加扰，并且然后将这些触发比特复用成一种DCI格式3和/或3A，该DCI格式3和/或3A本身用无线电网络临时标识符(RNTI)来加扰并在下行链路上被传送，其中该RNTI是针对该新的上行链路波束选择功能特定的。目标UE能够使用该RNTI对DCI进行解码，并且然后可以单独通过使用先前分配给它们的加扰ID对其特定触发比特进行盲解码。对于任何给定UE的被复用在该DCI内的触发比特的具体位置(位置索引)可以利用网络经由RRC信令来预先布置，因此UE不需要尝试解码针对所有UE的被复用到该DCI中的所有触发比特。
这些教导的实施例提供了优于本领域现状的某些技术优势。具体地，上行链路波束特定参考信号的发送可以是动态触发的，这在被用来增强可能已经使用互易性进行的上行链路波束选择时特别有优势。另一优势是多个比特可以被用来同时动态地触发增强上行链路波束选择，也可以被用来选择UE波束的特定子集。通过使用上述对于定义子集的指导(即一个子集具有较大波束间距的多个正交波束以支持稳健的波束选择)增强了这一优势。附加地，用于发送U-BRS的触发信令可以在子帧中以组为基础来完成，以便限制U-BRS传输对由其它UE进行的数据传输的影响。而且，诸如上行链路波束质量测量加扰ID等新的加扰ID可以被用于上述群组触发信令。
图5A是从网络的角度(更具体地，从诸如上述示例中的基站等网络无线电接入节点的角度)概述针对网络如何基于被触发的U-BRS进行其上行链路波束选择的上述特征中的一些特征的流程图。
框502提到基本上行链路(UL)波束选择协议，在图3中示出了基本上行链路波束选择协议的一个示例，但在图5A中不再重述。简而言之，根据互易型基本波束选择协议310的图3示例，基站在具有传送和接收波束成形的下行链路上下行链路传送用于UE测量的波束特定参考信号(诸如，例如波束特定发现信号)。然后，基站为本身选择传送波束并为UE选择接收波束，并且通知波束选择结果。如果该通知是显式的，则进行通知的一种方式是使得基站直接向UE指示传送波束索引和接收波束索引。如果该通知是隐式的，则进行通知的一种方式是向UE指示所选择的链路索引，其中UE在报告其测量结果时使用了该链路索引，因此在基站与UE之间不存在歧义。
无论基本上行链路波束选择是否是互易性，框502都反映了在某个时刻，基于网络从UE接收到的上行链路信令的质量，网络向UE发送触发增强UL波束选择协议的下行链路(DL)信令。在框502处的上行链路信令是通过网络在由基本上行链路波束选择协议选择的上行链路波束上接收的，该框502指定该上行链路信令为根据基本UL波束选择协议来接收。
框502的下行链路信令是上面所提及的触发信令，在一些实施例中，该触发信令还可以选择UE波束的预定义子集。在一些实施例中，基站可以基于一些标准利用公共动态信令来触发上行链路波束选择参考信号，诸如上述的上行链路质量与某个阈值或某个其它候选上行链路波束的示例比较。对于公共动态信令的情况，该公共触发信令被许多UE共享。用于群组信令的机制可以被视为与用信号通知群组传送功率控制有些相似，但是在一个实施例中，用于触发UE发送U-BRS的公共动态信令是下行链路控制格式DCI3或DCI3A但具有不同加扰ID。为了与其它加扰ID区分开，这些加扰ID可以被视为上行链路波束质量测量加扰ID(UBQM_SCID)，并且每个UE被分配一个加扰ID，因此UE可以对DCI3/3A进行盲解码，而且任何能够用其所分配的UBQM_SCID对DCI3/3A进行解码的UE意味着该UE被触发发送U-BRS。实际触发比特可以是单个比特，或者可以是也选择波束子集的不止一个比特，如上述示例所示。
进一步地，在图5A中，在框504处，基站根据DL信令从UE接收具有上行链路波束的预定义信令。在上述示例中，预定义信令是U-BRS，该U-BRS是根据触发比特在上行链路波束上被发送的(其中单比特实施例选择UE的所有可能波束)。在框506处，基站选择上行链路波束或者更广义地说选择在框504处接收到的上行链路波束中的一个或多个上行链路波束，并且该选择是基于通过测量并评估在框504处接收到的预定义信令而获得的测量结果。最后，在框508处，诸如通过将该新信息添加到各种常规控制信令消息中的任一种中，基站将其波束选择结果通知给UE。
图5B是从UE的角度概述UE针对如何执行增强上行链路波束选择协议320的部分的上述特征中的一些特征的本发明的某些方面的流程图。在图5B中未示出基本上行链路波束选择协议310，该基本上行链路波束选择协议310在这些教导的一些部署中可以在该增强协议320之前被使用。对于基于互易性的基本协议类型，UE将接收下行链路波束特定参考信号并且对下行链路波束特定参考信号进行测量，如果波束选择在UE侧进行，则UE报告波束索引；或者如果波束选择在网络侧进行，则UE报告其测量结果，诸如RSRP/RSRQ。每个波束测量结果具有索引，并且与一个传送波束和一个接收波束相关联。如果没有触发增强协议320(或者在任何这样的触发之前)，则UE将基于通过互易性选择的上行链路波束来进行其上行链路传输。这意味着UE的下行链路接收波束被用作UE的上行链路传送波束。
无论是否使用这样的基本协议，图5B利用用于增强上行链路波束选择协议的下行链路触发信令开始于框552；响应于接收到该触发信令，UE根据下行链路触发信令传送具有上行链路波束的预定义上行链路信令。如果触发信令只是一个比特并且触发UE，则该触发是在UE的所有上行链路波束上传送，并且因此这些上行链路波束是根据下行链路触发信令的多个上行链路波束。相反，如果触发信令选择了如上所详述的标识波束子集的表索引，则在该所标识的子集中的波束构成了多个上行链路波束。不管怎样，它只在与UE在其上传送的下行链路触发信令相关联的波束上，并且在上面示例中，在这些波束上传送的预定义信令是U-BRS。这将有助于网络选择用于UE的上行链路波束。
在一个实施例中，当UE检测到公共触发信令时，UE在框552处传送其上行链路波束选择参考信号，该公共触发信令可以通过使用以上所详述的扰码进行解码。由于在UE处的处理延迟，U-BRS在多个上行链路波束上的上行链路传输可以在UE接收到触发信令之后经过若干子帧(例如，四个子帧)后开始。
在框554处，UE接收对框552的该预定义信令的应答，并且该应答标识在框552中被用于预定义信令的上行链路波束中的一个或多个上行链路波束。最后，在框556处，UE根据网络的上行链路波束选择结果发送上行链路数据，该上行链路波束选择结果在框554处标识了一个或多个波束。
在这些教导的技术效果中，本文所描述的上行链路波束选择机制快速且准确，波束切换机制稳健，并且借助于选择比通过基于互易性的选择方法完成的上行链路波束更合适的上行链路波束，预计会提高传输可靠性和系统容量。用于实现这些优势的信令开销被视为可轻易落入更有效链路预算内。
图5A-图5B中的每个本身可以被视为算法，并且更一般地表示方法的步骤和/或被存储在计算机可读存储器或存储器设备上的软件的某些代码片段，这些代码片段从相应设备(基站或类似的无线电网络接入节点、或UE)的角度来体现用于实施这些教导的相应图5A-图5B算法。在这方面，本发明可以被体现为由机器可读的非瞬态程序存储设备，诸如，例如，无线电网络接入节点或UE的一个或多个处理器，其中该存储设备有形地体现由机器可执行的用于执行操作(诸如图5A-图5B所示的以及上文所详述的操作)的指令程序。
图6是图示了可以实现这些教导的各种部分的各种通信实体的一些相关组件的高级图，包括通常被标识为无线电网络接入节点20的基站、还可以与用户平面网关(uGW)40位于同一位置的移动管理实体(MME)、以及用户设备(UE)10。在图6的无线系统630中，通信网络635适合于通过无线链路632经由无线电网络接入节点20与诸如移动通信设备(其也可以被称为UE 10)等装置通信。网络635可以包括MME/服务GW 40，该MME/服务GW 40提供与诸如公共交换电话网络和/或数据通信网络等其它和/或更广网络(例如，互联网638)的连接。
UE 10包括控制器(诸如计算机或数据处理器(DP)614或其中的多个)、被体现为存储计算机指令程序(PROG)618的存储器(MEM)616(或更一般地，非瞬态程序存储设备)的计算机可读存储器介质、以及用于经由一根或多根天线与无线电网络接入节点20的双向无线通信的合适无线接口(诸如射频(RF)收发器或更一般地无线电612)。一般而言，UE 10可以被视为是读取MEM/非瞬态程序存储设备并且执行被存储在MEM/非瞬态程序存储设备上的计算机程序代码或指令可执行程序的机器。虽然图6的每个实体被示出为具有一个MEM，但是实际上，每个实体可以具有多个分立存储器设备，并且(多个)相关算法和可执行指令/程序代码可以被存储在一个或若干个这样的存储器上。
通常，UE 10的各种实施例可以包括但不限于：移动用户设备、蜂窝电话、智能手机、无线终端、具有无线通信能力的个人数字助理(PDA)、具有无线通信能力的便携式计算机、诸如数码相机等具有无线通信能力的图像捕获设备、具有无线通信能力的游戏设备、具有无线通信能力的音乐存储与播放用具、允许无线互联网接入和浏览的互联网用具、以及包含这些功能的组合的便携式单元或终端。
无线电网络接入节点20也包括控制器(诸如计算机或数据处理器(DP)624或其中的多个)、被体现为存储器(MEM)626的存储计算机指令程序(PROG)628的计算机可读存储器介质、以及用于经由一根或多根天线与UE 10的通信的合适无线接口(诸如RF收发器或无线电622)。无线电网络接入节点20经由数据/控制路径634被耦合至MME 40。路径634可以被实现为S1接口。无线电网络接入节点20还可以经由数据/控制路径636被耦合至其它无线电网络接入节点，该路径636可以被实现为X5接口。
MME 640包括控制器(诸如计算机或数据处理器(DP)644或其中的多个)、被体现为存储器(MEM)646的存储计算机指令程序(PROG)648的计算机可读存储器介质。
假设PROG 618、628中的至少一个包括程序指令，该程序指令在由相关联的一个或多个DP执行时使得设备能够根据本发明的示例性实施例操作。即，本发明的各种示例性实施例可以至少部分地通过可由UE 10的DP 614执行的计算机软件、和/或通过无线电网络接入节点20的DP 624、和/或通过硬件、和/或通过软件和硬件(和固件)的组合来实施。
出于描述根据本发明的各种示例性实施例的目的，UE 10和无线电网络接入结点20还可以分别包括专用处理器615和625。
计算机可读MEM 616、626和646可以是适合于本地技术环境的任何存储器设备类型并且可以使用任何合适的数据存储技术来实现，诸如基于半导体的存储器设备、闪速存储器、磁性存储设备与系统、光学存储器设备与系统、固定存储器和可移除存储器。DP 614、624和644可以是适合于本地技术环境的任何类型，并且可以包括通用计算机、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中的一种或多种，作为非限制性示例。无线接口(例如，RF收发器612和622)可以是适合于本地技术环境的任何类型，并且可以使用诸如个体发射机、接收器、收发器或这些组件的组合等任何合适的通信技术来实现。
计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或非瞬态计算机可读存储介质/存储器。非瞬态计算机可读存储介质/存储器不包括传播信号，并且可以是，例如但不限于：电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统、装置或设备、或前述的任何合适的组合。由于诸如载波等传播介质是无记忆的，所以计算可读存储器是非瞬态的。计算机可读存储介质/存储器的更多具体示例(非穷举列表)将包括以下：具有一根或多根导线的电连接、便携式计算机磁盘、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或闪速存储器)、光纤、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储设备、磁性存储设备或前述的任何合适的组合。
应当理解，前面的描述仅仅是说明性的。本领域技术人员可以构思各种备选和修改。例如，在各种从属权利要求中所陈述的特征可以以任何合适的(多个)组合来彼此结合。另外，来自上述不同实施例的特征可以选择性地被组合成新实施例。相应地，该描述旨在包括落入所附权利要求书的范围内的所有备选、修改和变化。
通信系统和/或网络节点/基站可以包括网络节点、或被实现为可操作性地被耦合至远程无线电头端的服务器、主机或节点的其它网络元件。至少一些核心功能可以作为运行在服务器(服务器可以在云端)中的软件来执行，并且以尽可能相似的方式(考虑到延迟限制)利用网络节点功能来实现。这被称为网络虚拟化。“工作分配”可以基于可以在云端运行的操作和为了延迟要求必须在附近运行的操作的划分。在宏小区/小小区网络中，在宏小区节点与小小区节点之间的“工作分配”也可以不同。网络虚拟化可以包括将硬件和元件网络资源以及网络功能组合成单个基于软件的管理实体虚拟网络的过程。网络虚拟化可以涉及通常与资源虚拟化相结合的平台虚拟化。网络虚拟化可以被分类为：在外部将许多网络或网络的部分组合成虚拟单元，或在内部为单个系统上的软件容器提供类似网络的功能。
下面是本文中所使用的一些首字母缩写词：
BS 基站(也是针对增强型nodeB的eNB)
DCI 动态控制信息
DL 下行链路
CSI 信道状态信息
MME 移动管理实体
m-MIMO 大规模多输入多输出
mmWave 毫米波
RRC 无线电资源控制
RS 参考信号
RSRP 参考信号接收功率
RSRQ 参考信号接收质量
SINR 信干燥比
TP 传输点
UE 用户设备
uGW 用户平面网关
U-BRS 上行链路波束参考信号
UL 上行链路

Claims (36)

1.一种方法，包括：
基于根据基本上行链路波束选择协议从用户设备(UE)所接收到的上行链路信令的质量，向所述UE发送触发增强上行链路波束选择协议的下行链路信令；
根据所述下行链路信令，从所述UE接收具有上行链路波束的预定义信令；
选择所述上行链路波束中的一个或多个上行链路波束，以供所述UE用于发送上行链路数据；以及
向所述UE通知所述选择。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基本上行链路波束选择协议包括互易性，其中所述UE的用于上行链路数据的波束基于网络的用于到所述UE的下行链路数据的波束来选择。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中触发所述增强上行链路波束选择协议的所述下行链路信令还从所有可能的UE上行链路波束的至少两个预定义子集中选择一个或多个子集。
4.根据权利要求3所述的方法，其中：
所述预定义子集中的至少一个预定义子集定义多个正交波束；以及
所述预定义子集中的至少另一个预定义子集定义多个空间上相邻的波束。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述下行链路信令利用加扰标识(ID)来进行加扰，以使得所述UE能够使用所述加扰ID对所述下行链路信令进行盲解码。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述预定义信令包括上行链路波束参考信号(U-BRS)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中来自被触发用于所述增强上行链路波束选择协议的多个UE的所述预定义信令在预定义子帧中被接收并复用。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述方法由利用5G mmWave无线电接入技术操作的网络无线电接入节点来执行。
9.一种计算机可读存储器，所述计算机可读存储器有形地存储计算机程序，所述计算机程序在被执行时使主机网络无线电接入节点执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。
10.一种装置，包括：
至少一个处理器和存储计算机程序的至少一个存储器，其中所述至少一个处理器被与所述至少一个存储器和所述计算机程序一起配置以使所述设备至少：
基于根据基本上行链路波束选择协议从用户设备(UE)所接收到的上行链路信令的质量，向所述UE发送触发增强上行链路波束选择协议的下行链路信令；
根据所述下行链路信令，从所述UE接收具有上行链路波束的预定义信令；
选择所述上行链路波束中的一个或多个上行链路波束，以供所述UE用于发送上行链路数据；以及
向所述UE通知所述选择。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述基本上行链路波束选择协议包括互易性，其中所述UE的用于上行链路数据的波束基于装置的用于到所述UE的下行链路数据的波束来选择。
12.根据权利要求10至11中任一项所述的装置，其中触发所述增强上行链路波束选择协议的所述下行链路信令还从所有可能的UE上行链路波束的至少两个预定义子集中选择一个或多个子集。
13.根据权利要求12所述的装置，其中：
所述预定义子集中的至少一个预定义子集定义多个正交波束；以及
所述预定义子集中的至少另一个预定义子集定义多个空间上相邻的波束。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的装置，其中所述下行链路信令利用加扰标识(ID)来进行加扰，以使得所述UE能够使用所述加扰ID对所述下行链路信令进行盲解码。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的装置，其中所述预定义信令包括上行链路波束参考信号(U-BRS)。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的装置，其中来自被触发用于所述增强上行链路波束选择协议的多个UE的预定义信令在预定义子帧中被接收并复用。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的装置，其中所述装置是利用5G mmWave无线电接入技术操作的网络无线电接入节点或其组件。
18.一种方法，包括：
响应于接收到下行链路触发信令，根据所述下行链路触发信令，传送具有上行链路波束的预定义上行链路信令；
接收对所述预定义上行链路信令的应答，所述应答标识所述上行链路波束中的一个或多个上行链路波束；以及此后
在所标识的所述一个或多个上行链路波束上发送上行链路数据。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述下行链路触发信令是在传送根据基本上行链路波束选择协议所选择的上行链路数据之后被接收的，所述基本上行链路波束选择协议包括互易性，其中用户设备(UE)的用于上行链路数据的波束基于网络的用于下行链路数据的波束来选择。
20.根据权利要求18至19中任一项所述的方法，其中所述下行链路触发信令从所有可能的UE波束的用于上行链路数据的至少两个预定义子集中选择所述上行链路波束，作为一个或多个子集。
21.根据权利要求20所述的方法，其中：
所述预定义子集中的至少一个预定义子集定义多个正交波束；以及
所述预定义子集中的至少另一个预定义子集定义多个空间上相邻的波束。
22.根据权利要求18至21中任一项所述的方法，其中所述方法由用户设备(UE)执行，并且所述下行链路触发信令利用被分配给所述UE的加扰标识(ID)来进行加扰。
23.根据权利要求18至22中任一项所述的方法，其中所述预定义上行链路信令包括上行链路波束参考信号(U-BRS)。
24.根据权利要求18至23中任一项所述的方法，其中所述预定义上行链路信令在预定义子帧中被发送、并且与来自多个其它UE的预定义上行链路信令复用，所述其它UE也类似地被触发以发送相应的预定义上行链路信令。
25.根据权利要求18至24中任一项所述的方法，其中所述方法由利用5G mmWave无线电接入技术操作的用户设备(UE)来执行。
26.一种计算机可读存储器，所述计算机可读存储器有形地存储计算机程序，所述计算机程序在被执行时使用户设备(UE)执行根据权利要求18至25中任一项所述的方法。
27.一种装置，包括：
至少一个处理器和存储计算机程序的至少一个存储器，其中所述至少一个处理器被与所述至少一个存储器和所述计算机程序一起配置以使所述设备至少：
响应于接收到下行链路触发信令，根据所述下行链路触发信令，传送具有上行链路波束的预定义上行链路信令；
接收对所述预定义上行链路信令的应答，所述应答标识所述上行链路波束中的一个或多个上行链路波束；以及此后
在所标识的所述一个或多个上行链路波束上发送上行链路数据。
28.根据权利要求27所述的装置，其中所述下行链路触发信令是在所述装置传送根据基本上行链路波束选择协议所选择的上行链路数据之后被接收的，所述基本上行链路波束选择协议包括互易性，其中用户设备的用于上行链路数据的波束基于网络的用于下行链路数据的波束来选择。
29.根据权利要求27至28中任一项所述的装置，其中所述下行链路触发信令从所有可能的UE波束的用于上行链路数据的至少两个预定义子集中选择所述上行链路波束，作为一个或多个子集。
30.根据权利要求29所述的装置，其中：
所述预定义子集中的至少一个预定义子集定义多个正交波束；以及
所述预定义子集中的至少另一个预定义子集定义多个空间上相邻的波束。
31.根据权利要求27至30中任一项所述的装置，其中所述装置是用户设备(UE)，并且所述下行链路触发信令利用被分配给所述UE的加扰标识(ID)来进行加扰。
32.根据权利要求27至31中任一项所述的装置，其中所述预定义上行链路信令包括上行链路波束参考信号(U-BRS)。
33.根据权利要求27至32中任一项所述的设备，其中所述预定义上行链路信令在预定义子帧中被发送、并且与来自多个其它UE的预定义上行链路信令复用，所述其它UE也类似地被触发以发送相应的预定义上行链路信令。
34.根据权利要求27至33中任一项所述的装置，其中所述装置是利用5G mmWave无线电接入技术操作的用户设备(UE)。
35.一种装置，包括：
用于基于根据基本上行链路波束选择协议从用户设备(UE)所接收到的上行链路信令的质量，向所述UE发送触发增强上行链路波束选择协议的下行链路信令的部件；
用于根据所述下行链路信令，从所述UE接收具有上行链路波束的预定义信令的部件；
用于选择所述上行链路波束中的一个或多个上行链路波束，以供所述UE用于发送上行链路数据的部件；以及
用于向所述UE通知所述选择的部件。
36.一种装置，包括：
用于响应于接收到下行链路触发信令，根据所述下行链路触发信令，传送具有上行链路波束的预定义上行链路信令的部件；
用于接收对所述预定义上行链路信令的应答的部件，所述应答标识所述上行链路波束中的一个或多个上行链路波束；以及此后
用于在所标识的所述一个或多个上行链路波束上发送上行链路数据的部件。
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