CN109792275A - 无线通信系统中的波束成形 - Google Patents

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CN109792275A CN201680089611.5A CN201680089611A CN109792275A CN 109792275 A CN109792275 A CN 109792275A CN 201680089611 A CN201680089611 A CN 201680089611A CN 109792275 A CN109792275 A CN 109792275A
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Abstract

无线电网络节点(12)被配置为服务于无线通信系统(10)中的无线设备(14)。在这方面，无线电网络节点(12)被配置为确定无线设备(14)在公共交通车辆(16)上。基于该确定，无线电网络节点(12)被配置为例如基于公共交通车辆(16)的路线时刻表(20)和/或从公共交通车辆(16)接收的定位测量(22)来预测公共交通车辆(16)的位置。无线电网络节点(12)还被配置为基于公共交通车辆(16)的已预测位置来控制针对无线设备(14)的波束成形。在一些实施例中，该控制包括根据跟踪车辆(16)的移动的需要执行动态波束方向调整。备选地或附加地，该控制包括从在车辆(16)的已预测位置附近具有覆盖的候选波束的子集中执行波束选择。

Description

无线通信系统中的波束成形
技术领域
本申请总体上涉及无线通信系统中的方法和装置，且尤其涉及用于无线通信系统中的波束成形的方法和装置。
背景技术
发射机采用波束成形，以便在所选方向上放大发射信号，同时在其他方向上削弱它们。对于波束成形，发射机从多个发射天线发射信号，但该多个发射天线具有单独调整的相移或时延。这有效地在所得到的信号的发射辐射图中产生波束，例如，通过来自各个天线元件的相移信号的受控的相长和相消干涉。波束方向取决于天线元件的相移。相应地，接收机采用波束成形以便放大从所选方向接收的信号，同时削弱其他方向上的不需要的信号。接收机通过使用天线元件之间的相移来这样做，以控制朝向期望方向的最大天线灵敏度。
为了支持基站波束成形，在一些方法中，基站部署固定地指向相应方向的多个波束。当基站在这些波束之一上向用户设备(UE)发送数据时，基站不断地评估数据传输的质量。当质量降低到低于不可接受的阈值的点时，基站触发将数据传输转换到该波束中的一个不同波束上的过程。
为此，基站将波束集合识别为数据传输所转换到的候选者。基站将该集合识别为包括在UE的最后已知位置附近提供覆盖的那些波束(来自该基站或任何相邻基站)。例如，基站处的激活表可以将UE位置映射到相关候选波束。然后，基站指示UE测量分别在该集合中的候选波束上发送的参考信号。基站使用测量结果来决定将数据传输转换到哪个波束上。由此，这种传统的波束跟踪方法响应于质量下降并基于UE的当前位置而“反应性地”在不同波束之间转换。
发明内容
本文的一个或多个实施例基于对无线设备所在的公共交通车辆的预测定位来控制无线设备的波束成形。例如，一些实施例根据用来主动跟踪公共交通车辆的移动的波束的方向的需要，基于车辆的已预测位置动态地调整该波束的该方向，其中，该波束服务于设备。其他实施例从在车辆的已预测位置附近具有覆盖的候选波束的子集中选择服务于设备的波束。
更具体地，本文的实施例包括一种由服务于无线通信系统中的无线设备的无线电网络节点执行的方法。所述方法包括：确定所述无线设备在公共交通车辆上。所述方法还涉及：基于所述确定，例如基于所述公共交通车辆的路线时刻表和/或从所述公共交通车辆接收的定位测量来预测所述公共交通车辆的位置。所述方法还包括：基于所述公共交通车辆的已预测位置来控制针对所述无线设备的波束成形。在一些实施例中，该控制包括：根据用来跟踪所述公共交通车辆的移动的波束的方向的需要，动态地调整所述波束的所述方向，其中，所述无线电网络节点在所述波束上向所述无线设备进行发送或从所述无线设备进行接收。备选地或附加地，该控制包括：通过从集合中的候选波束中识别在所述公共交通车辆的所述已预测位置附近具有覆盖的候选波束的子集并选择所述子集中的候选波束，选择在其上向所述无线设备进行发送或从所述无线设备进行接收的波束。
在一些实施例中，所述预测涉及基于所述公共交通车辆的所述路线时刻表预测所述公共交通车辆的位置。在这种情况下，可以通过以下方式执行所述预测：确定所述路线时刻表指示所述公共交通车辆在未来的特定时间将要位于的位置，并基于所确定的位置预测所述公共交通车辆在所述未来的特定时间将要位于的位置。
备选地或附加地，所述预测可以涉及：基于从所述公共交通车辆接收的定位测量来预测所述公共交通车辆的位置。在该实施例和其他实施例中，例如，预测所述公共交通车辆在未来时间的位置可以涉及：使用针对所述公共交通车辆获得的速度矢量来推断由从所述公共交通车辆接收的定位测量指示的所述公共交通车辆的位置。实际上，在一个实施例中，将所述公共交通车辆在未来时间t2的位置预测为其中，是所述公共交通车辆在时间t1处的位置，speed是针对所述公共交通车辆获得的速度矢量，并且acceleration是针对所述公共交通车辆获得的加速度矢量。
在任何情况下，在一些实施例中，所述无线电网络节点通过识别所述无线设备与所述公共交通车辆同步地移动来确定所述无线设备在所述公共交通车辆上。在一个实施例中，例如，该确定可以包括确定所述无线设备在所述公共交通车辆上，包括：使用波束跟踪确定所述无线设备的粗略轨迹，并将所述无线设备的所述粗略轨迹与所述公共交通车辆的估计或预测的轨迹相匹配。在其他实施例中，相反，可以基于接收对所述公共交通车辆上的设备检测到所述无线设备进行指示的信息来执行确定。
在一些实施例中，预测涉及：基于所述公共交通车辆的路线时刻表和/或从所述公共交通车辆接收的定位测量来预测所述公共交通车辆的位置。在这种情况下，波束控制可能涉及将波束的方向调整为指向所述公共交通车辆的已预测位置。
在一个或多个实施例中，由所述无线电网络节点可访问的表将所述无线电网络节点的覆盖区域内的候选设备位置映射到所述集合中的候选波束。在这种情况下，可以通过识别所述表将在所述公共交通车辆的已预测位置的所定义附近内的位置映射到哪些候选波束来识别候选波束的子集。
在一些实施例中，所述无线电网络节点从所述无线设备接收接收对在所述波束上发送的参考信号的接收质量进行指示的测量报告。在这种情况下，所述无线电网络节点可以响应于所述接收质量低于定义的阈值而选择要在其上向所述无线设备进行发送或从所述无线设备进行接收的波束。
本文的实施例还包括一种被配置为服务于无线通信系统中的无线设备的无线电网络节点。无线电网络节点被配置为确定所述无线设备在公共交通车辆上。所述无线电网络节点还被配置为：基于确定所述无线设备在所述公共交通车辆上，例如基于所述公共交通车辆的路线时刻表和/或从所述公共交通车辆接收的定位测量来预测所述公共交通车辆的位置。所述无线电网络节点还被配置为基于所述公共交通车辆的已预测位置来控制针对所述无线设备的波束成形。所述无线电网络节点可以通过根据用来跟踪所述公共交通车辆的移动的波束的方向的需要动态地调整所述波束的所述方向来这样做，其中，所述无线电网络节点在所述波束上向所述无线设备进行发送或从所述无线设备进行接收。备选地或附加地，所述无线电网络节点可以通过以下方式这样做：通过从集合中的候选波束中识别在所述公共交通车辆的所述已预测位置附近具有覆盖的候选波束的子集并选择所述子集中的候选波束，选择在其上向所述无线设备进行发送或从所述无线设备进行接收的波束。
实施例还包括一种被配置为服务于无线通信系统中的无线设备的无线电网络节点。所述无线电网络节点包括：确定模块，用于确定所述无线设备在公共交通车辆上。所述无线电网络节点还包括：预测模块，用于基于确定所述无线设备在所述公共交通车辆上，例如基于所述公共交通车辆的路线时刻表和/或从所述公共交通车辆接收的定位测量来预测所述公共交通车辆的位置。所述无线电网络节点还包括：波束控制模块，用于基于所述公共交通车辆的已预测位置来控制针对所述无线设备的波束成形。该控制可以包括：根据用来跟踪所述公共交通车辆的移动的波束的方向的需要，动态地调整所述波束的所述方向，其中，所述无线电网络节点在所述波束上向所述无线设备进行发送或从所述无线设备进行接收。备选地或附加地，该控制可以包括：通过从集合中的候选波束中识别在所述公共交通车辆的所述已预测位置附近具有覆盖的候选波束的子集并选择所述子集中的候选波束，选择在其上向所述无线设备进行发送或从所述无线设备进行接收的波束。
此外，实施例包括一种被配置为服务于无线通信系统中的无线设备的无线电网络节点。所述无线电网络节点包括处理电路和存储器。所述存储器包含可由所述处理电路执行的指令，由此所述无线电网络节点被配置为：确定所述无线设备在公共交通车辆上；基于确定所述无线设备在所述公共交通车辆上，基于所述公共交通车辆的路线时刻表和/或从所述公共交通车辆接收的定位测量来预测所述公共交通车辆的位置；以及基于所述公共交通车辆的已预测位置控制针对所述无线设备的波束成形。所述无线电网络节点可以通过根据用来跟踪所述公共交通车辆的移动的波束的方向的需要动态地调整所述波束的所述方向来这样做，其中，所述无线电网络节点在所述波束上向所述无线设备进行发送或从所述无线设备进行接收。备选地或附加地，所述无线电网络节点可以通过以下方式这样做：通过从集合中的候选波束中识别在所述公共交通车辆的所述已预测位置附近具有覆盖的候选波束的子集并选择所述子集中的候选波束，选择在其上向所述无线设备进行发送或从所述无线设备进行接收的波束。
本文的实施例还包括一种包括指令的计算机程序，所述指令在被无线电网络节点的至少一个处理器执行时使得所述无线电网络节点执行上述任何实施例的方法。实施例还包括包含这样的计算机程序的载体。载体可以是电信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质中的一种。
本文的至少一些实施例证明是有利的，因为它们最小化或减少了无线电接口上的控制信令。例如，在一些实施例中，无线设备不需要自已发送定位测量。此外，在要求来自公共交通车辆的控制信令的程度上(例如，以定位测量的形式)，有利的是，该控制信令对于被确定为在车辆上的无线设备可以是共同的。这可以转化为提高频谱利用率以及改善设备能耗(由于非数据相关发送和接收的减少)。
备选地或附加地，本文的一些实施例证明是有利的，因为它们维持用于公共交通车辆上的移动的设备的基本恒定和高质量的服务信道。例如，一些实施例通过在带宽和减少分组丢失这两方面提高用于设备的信道的质量，以这种方式降低周期性信道劣化的频率和/或水平。本文的其他实施例通过在较少的候选波束上发送较少的参考信号有利地节省了稀缺的计算资源和无线电资源，并且由于无线设备需要接收和测量较少的信号，因此提高了这些设备的能量效率。
附图说明
图1是根据一个或多个实施例的无线通信系统的框图。
图2是根据一些实施例的由无线电网络节点执行的方法的逻辑流程图。
图3是示出了根据一些实施例的波束方向的动态调整的框图。
图4是示出了根据一些实施例的波束选择的框图。
图5是示出了根据一些实施例的为了动态调整波束方向所执行的处理的呼叫流程图。
图6是示出了根据一些实施例的为了波束选择所执行的处理的呼叫流程图。
图7是示出了根据一些实施例的为了动态波束调整和波束选择二者的组合所执行的处理的呼叫流程图。
图8A是根据一些实施例的无线电网络节点的框图。
图8B是根据其他实施例的无线电网络节点的框图。
具体实施方式
图1示出了根据一些实施例的无线通信系统10。系统10包括无线电网络节点12，例如基站或其他网络设备。系统10还包括一个或多个无线设备14，例如用户设备(UE)。无线电网络节点12被配置为通过向该一个或多个无线设备14发送无线电信号或从该一个或多个设备14接收无线电信号来服务于这些设备14。
图1中所示的该一个或多个无线设备14在公共交通车辆16(例如公共汽车、火车、地铁或其他共享的客运车辆)上。无线电网络节点12有利地利用其关于无线设备14在这样的公共交通车辆16上的知识以及其关于车辆移动的知识，以便控制针对那些无线设备14的波束成形。例如，无线电网络节点12可以控制波束18的方向和/或选择，其中在波束18上向公共交通车辆16中的无线设备14发送无线电信号或从无线设备14接收无线电信号。在特定于无线设备14或以其他方式专门用于无线设备14的波束18上向无线设备14发送无线电信号或从无线设备14接收无线电信号的实施例中，无线电网络节点12可以针对不同设备分别控制波束方向和/或选择，即使对于同一公共交通车辆16中的设备也是如此。在这种情况下，不同设备的波束可以在空间上完全或部分地重叠(例如，如果公共交通车辆很小，例如出租车)，或者可以根本不重叠(例如，对于处于火车的不同端的设备)。
图2示出了根据一个或多个实施例的由无线电网络节点12执行的方法100。如图所示，方法100包括无线电网络节点12确定无线设备14在公共交通车辆16上(框110)。方法100还涉及：响应于该确定，无线电网络节点12预测公共交通车辆16的位置(框120)。如下面更全面地解释的，例如，无线电网络节点12可以基于车辆的路线时刻表和/或从车辆16接收的定位测量来预测车辆的位置。无论如何，方法100还包括无线电网络节点12基于公共交通车辆16的已预测位置来控制针对无线设备14的波束成形(框130)。
在一些实施例中，例如，无线电网络节点12通过以下方式控制波束成形：基于车辆的已预测位置控制波束18的方向，其中，无线电网络节点12在波束18上向无线设备14进行发送或从无线设备14进行接收。这可能涉及例如根据用来跟踪公共交通车辆16的移动的波束的方向的需要动态地调整该波束的方向(图2中的框130A)。该波束跟踪的动态特性意味着，当车辆16移动时，波束的方向例如以基本上连续或快速的周期性方式调整，使得车辆16保持在波束18的焦点上。实际上，在一些实施例中，无线电网络节点12根据用来在车辆16移动时继续向设备14提供基本上最佳的覆盖的波束的需要动态地调整波束的方向。在这种情况下，然后，无线电网络节点12在由波束向设备14提供的覆盖有意地降低(例如，超出定义最佳覆盖的阈值)之前，以主动或抢先方式调整波束的方向。例如，可以通过设备14所在的车辆16的预测的移动来提示或以其他方式触发波束方向调整，而不是降低无线电网络节点与设备14的连接的质量。执行波束方向调整的速率可以与已测量、估计或预测的车辆16移动的速率成比例地变化(例如，在速率或速度方面)。
图3示出了根据这些实施例中的一个或多个的示例。如图所示，无线电网络节点12确定无线设备14在公共交通车辆16上。响应于该确定或基于该确定，无线电网络节点12可以从基于设备14的反应性定位(reactive positioning)执行波束跟踪转换到基于设备14所在的公共交通车辆16的预测性定位执行动态波束跟踪。
例如，在一些实施例中，图3中所示的无线电网络节点12获得公共交通车辆16的路线时刻表20(例如，公共汽车或火车路线时刻表)。该路线时刻表20是详细说明公共交通车辆16被安排在一天中的某些时间位于何处的行程或时间表。在一些实施例中，路线时刻表20可以是基本上静态的，但是在其他实施例中，路线时刻表20可以随着做出安排改变而动态地更新。然而，无论路线时刻表20是基本上静态的还是动态可更新的，无线电网络节点12在这些实施例中都被配置为参考时刻表20确定路线时刻表20指示车辆16在未来的特定时间将要位于的位置，并基于该所确定的位置预测车辆在该特定时间的位置。
备选地或附加地，图3中所示的无线电网络节点12可以从公共交通车辆16接收定位测量22；也就是说，从车辆16自身配备的一个或多个发射机接收定位测量22。例如，定位测量22可以包括由公共交通车辆16上的全球定位系统(GPS)系统进行的GPS测量(例如，具有厘米精度)、基于多个无线电网络节点的信号强度的三角测量或者任何其他直接或间接地指示车辆16当前或之前所位于的位置的测量。即使与车辆16将来将要位于的位置相比，定位测量本身指示了车辆16当前或之前所位于的位置，无线电网络节点12在一些实施例中也被配置为使用由定位测量指示的车辆位置和关于车辆移动路径的其他信息来预测车辆在未来时间的位置。例如，通过使用车辆的速度矢量推断或以其他方式推导出由定位测量指示的车辆的(当前)位置，无线电网络节点12可以预测车辆在未来时间的位置。作为在这方面的一个具体示例，无线电网络节点12可以将公共交通车辆16在未来时间t2的位置预测为其中，是公共交通车辆在时间t1处的位置，并且speed是针对公共交通车辆16获得的速度矢量。在另一示例中，无线电网络节点12也可以将车辆的加速度矢量用于位置预测。例如，无线电网络节点12可以将车辆在未来时间t2的位置预测为其中，acceleration是针对公共交通车辆16获得的加速度矢量。对位置的超过二阶(加速度)的进一步求导可能不会产生改进的预测精度，因为那些进一步的求导可能以随机方式急剧变化(例如，驾驶员压下或释放油门或刹车)。
在一些实施例中，无线电网络节点12使用路线时刻表20和定位测量22二者来预测车辆的位置。例如，基于定位测量22指示车辆16遵循该时刻表20的程度，无线电网络节点12可以调节或以其他方式调整其使用路线时刻表20预测车辆位置的方式。在一个实施例中，例如，无线电网络节点12通过将安排的车辆位置与由定位测量22指示的实际车辆位置进行比较来预测车辆的位置在时刻表20之后还是之前。
无论是否基于路线时刻表20和/或定位测量22执行预测，预测都有利地使无线电接口上的控制信令最小化。实际上，公共交通车辆16上的无线设备14本身不需要发送定位测量，尤其是因为对于处于基本相同位置(即，在车辆上)的设备14而言，这些测量会是不必要冗余的。此外，在要求来自车辆16的控制信令的程度上(例如，以定位测量22的形式)，有利的是，该控制信令对于被确定为在车辆16上的该一个或多个无线设备14是共同的。这转化为提高频谱利用率以及改善设备能耗(由于非数据相关发送和接收的减少)。
在任何情况下，图3示出了当车辆16例如在时间t1位于位置P1时，无线电网络节点12在特定波束B1上向该一个或多个无线设备14进行发送或从该一个或多个无线设备14进行接收。同时，无线电网络节点12使用路线时刻表20和/或定位测量22来预测车辆例如在未来时间t2将从位置P1移动到位置P2。基于该预测，无线电网络节点12根据用来跟踪车辆16的移动(从位置P1到位置P2)的特定波束的方向的需要动态地调整该波束B1的方向。在一些实施例中，例如，无线电网络节点12调整波束的方向，使得它将指向车辆16在未来时间t2的已预测位置P2，车辆16被预测为在未来时间t2处位于该已预测位置P2。
无线电网络节点12甚至可以在与设备14的连接质量降低到被认为是最佳的水平以下之前主动地这样做。因此，在这种情况下，只要连接质量在最小质量阈值以上，无论连接质量水平如何，无线电网络节点12都可以在位置预测保证满足或超过所定义阈值的指向方向改变时重定向波束B1。因此，在该实施例和其他实施例中，无线电网络节点12根据维持用于车辆16上的移动的设备14的基本恒定和高质量的服务信道的需要执行波束成形。例如，一些实施例通过在带宽和减少分组丢失这两方面提高用于设备14的信道的质量，以这种方式降低周期性信道劣化的频率和/或水平。此外，由于不需要执行波束转换，因此不需要暂时中断与设备14的通信。即使对于节点间切换仍然执行波束转换，波束转换的频率降低也转化为提高用户满意度和改善频谱效率。
当车辆16被预测从位置P2移动到位置P3，从位置P3移动到位置P4等时，无线电网络节点12执行该波束重定向过程(例如，连续地)，意味着无线电网络节点12有效地扫过波束B1的指向方向，如图3中所示。以这种方式，不同于使用指向固定方向的静态波束，或者除了使用指向固定方向的静态波束之外，无线电网络节点12动态地将波束B1的焦点调整为从一个方向指向另一个方向，以便主动地与车辆的预测的移动同步。
注意，在至少一些实施例中，响应于动态调整的波束B1上的连接质量下降到定义的阈值以下，无线电网络节点12仍然触发波束选择或转换过程。波束转换可导致从波束B1转换到由不同基站(未示出)提供的不同波束。因此，在一个实施例中，无线电网络节点12根据在车辆在无线电网络节点的覆盖区域内移动时跟踪车辆的需要，通常调整其自身提供的波束的方向，但是当车辆接近该覆盖区域的边缘时，触发到由不同无线电网络节点12提供的波束的转换。
在其他实施例中，无线电网络节点12备选地或附加地通过基于车辆16的已预测位置控制波束选择来控制波束成形。在这些实施例中，图2中的方法100可涉及从集合中的候选波束中识别在公共交通车辆16的已预测位置附近具有覆盖的候选波束的子集(框130B)。然后，方法100可以包括选择该子集中的候选波束之一。在候选波束具有基本上固定的不同覆盖区域的实施例中，当设备14移动时可以周期性地或者间或地执行该选择，以便通过选择不同波束来跟踪设备的移动。然而，在其他实施例中，如上所述，候选波束的方向可以是动态可调整的，在这种情况下，可以仅在最初执行这种选择以选择具有某个起始方向的波束。
更详细地，图4示出了无线电网络节点12在无线电网络节点的覆盖区域内包括多个候选波束B1-B7的集合。当车辆16例如在时间t1位于位置P1时，无线电网络节点12在波束B1上向该一个或多个车上的无线设备14进行发送或从该一个或多个车上的无线设备14进行接收。同时，如关于图3所描述的，无线电网络节点12使用路线时刻表20和/或定位测量22来预测车辆16例如在未来时间t4将从位置P1移动到位置P4。无线电网络节点12利用该预测来决定转换到多个候选波束B1-B7中的哪个(如果有的话)，以便在该未来时间t4继续向无线设备14进行发送或从无线设备14进行接收。
在一些实施例中，例如，无线电网络节点12从集合中的候选波束B1一B7之中识别在车辆16的已预测位置P4附近(例如，由邻近阈值定义)提供覆盖的那些候选波束的子集。例如，根据图4中的示例，无线电网络节点12识别包括候选波束B3、B4和B5的子集，这些候选波束B3、B4和B5在车辆的已预测位置P4附近提供覆盖。以这种方式，无线电网络节点12有效地将其认为是供选择的实际候选的波束的数量减少到仅包括在车辆的已预测位置P4附近提供覆盖的那些候选波束。无线电网络节点12能够通过利用关于车辆(且因此设备的)移动方向的知识来做到这一点，因为无线电网络节点12原本将不得不考虑覆盖任何可能的移动方向的波束。在识别出该候选波束子集之后，无线电网络节点12选择该子集中的候选波束(例如，波束B3、B4和/或B5)，作为无线电网络节点12在未来时间t4在其上向无线设备14进行发送或从无线设备14进行接收的波束。
在一些实施例中，无线电网络节点12使用在无线电网络节点12处存储或以其他方式可访问的映射表24来识别子集。该映射表24将无线电网络节点的覆盖区域内的候选设备位置P1、P2、......、P7映射到该集合中的候选波束B1、B2、......、B7。因此，无线电网络节点12通过识别表24将在车辆16的已预测位置P4的所定义附近内的位置映射到哪些候选波束来识别候选波束B3、B4和B5的子集。例如，无线电网络节点12可以首先将候选波束B4识别为表24将车辆的已预测位置P4映射到的波束。然后，无线电网络节点12可以将候选波束B3和B5识别为在由候选波束B4提供的覆盖的所定义附近范围内提供覆盖。
无线电网络节点12可以专门评估子集中的候选波束B3、B4和B5，即，排除不在子集中的其他候选波束B1、B2、B6和B7，因为它们不在车辆的已预测位置P4附近提供覆盖。在这方面对候选波束的评估可以包括：无线电网络节点在该候选波束上发送参考信号，接收无线设备14对参考信号执行的测量的结果，并且将接收到的结果与针对子集中的一个或多个其他候选波束接收到的一个或多个测量结果进行比较。例如，无线电网络节点12可以在子集中选择所报告的测量结果指示最佳连接质量的候选波束。在这种情况下，然后，通过识别比无线电网络节点的覆盖区域内的候选波束的全集小的子集，无线电网络节点12有利地节省了稀缺的计算资源和无线电资源，因为它在较少的候选波束上发送较少的参考信号，并且提高了无线设备14的能量效率，因为这些设备需要接收和测量较少的信号。
注意，在至少一些实施例中，候选波束的集合和识别的子集可以包括由一个或多个基站提供的候选波束。也就是说，波束选择可能导致从一个基站转换到另一个基站。
还要注意，上面在图3和图4中描述的波束控制方法可以单独实现或组合实现。例如，图5示出了在没有图4中所示的波束控制方法的情况下实现图3中所示的波束控制方法的一个示例。
如图5中所示，无线电网络节点12从公共交通车辆16上的无线设备14发送和/或接收用户数据210。无线电网络节点12在特定波束上发送和/或接收用户数据。当无线电网络节点12以这种方式服务于无线设备14时，无线电网络节点12根据跟踪车辆移动的需要间或地或者周期性地调整特定波束的方向。特别地，无线电网络节点12例如基于车辆16的路线时刻表和/或定位测量220来预测车辆的位置230。然后，无线电网络节点12基于该预测调整240波束的方向，例如，使得波束在某个时间指向车辆的已预测位置。
同时，虽然如此，无线设备14也可以向无线电网络节点12提供指示波束上的连接的质量的一个或多个参考信号测量250。当参考信号测量250满足一个或多个定义的标准时，例如，当参考信号测量250指示波束上的(时间平均的)连接质量水平低于定义的阈值时，无线电网络节点12可以触发波束选择260。在任何情况下，通过在260处触发波束选择，无线电网络节点然后可以执行波束选择270。基于如本文所描述的预测性定位，可以执行或不执行该波束选择。实际上，在一个实施例中，可以基于车辆16或无线设备14自身的当前位置来执行波束选择270。具体地，波束选择270可以涉及：在各个候选波束上发送参考信号，其中所述各个候选波束在设备的当前位置附近提供覆盖；接收对那些参考信号执行的测量的结果；并且通过比较接收的结果在候选波束之间进行选择。无线电网络节点12在选择新波束(可以由无线电网络节点12本身或不同的无线电网络节点提供)时将选择信息280发送给无线设备14。例如，选择信息可以指示新选择的波束的标识符。
相比之下，图6示出了不同的示例，其中在没有图3中示出的波束控制方法的情况下实现图4中示出的波束控制方法。如图所示，无线电网络节点12从公共交通车辆16上的无线设备14发送和/或接收用户数据310。无线电网络节点12在特定波束上发送和/或接收用户数据。虽然无线电网络节点12以这种方式服务于无线设备14，但是无线设备14可以向无线电网络节点12提供指示波束上的连接的质量的一个或多个参考信号测量320。当参考信号测量320满足一个或多个定义的标准时，例如，当参考信号测量320指示波束上的(时间平均的)连接质量水平低于定义的阈值时，无线电网络节点12可以触发波束选择330。在任何情况下，通过在330处触发波束选择，无线电网络节点然后可以执行波束选择350。基于如本文所描述的预测定位来执行该如图所示的波束选择350。特别地，无线电网络节点12例如基于车辆16的路线时刻表和/或定位测量340来预测车辆的位置。然后，无线电网络节点12识别在车辆的已预测位置附近提供覆盖的其候选波束的子集，并且然后从该子集中选择候选波束。无线电网络节点12在选择新波束时将选择信息360发送给无线设备14。例如，选择信息可以指示新选择的波束的标识符。
图7示出了又一示例，其中图3和图4中的波束控制方法被组合实现。在这种情况下，无线电网络节点12从公共交通车辆16上的无线设备14发送和/或接收用户数据410。无线电网络节点12在特定波束上发送和/或接收用户数据。当无线电网络节点12以这种方式服务于无线设备14时，无线电网络节点12根据跟踪车辆移动的需要间或地或者周期性地调整特定波束的方向。特别地，无线电网络节点12例如基于车辆16的路线时刻表和/或定位测量420来预测车辆的位置430。然后，无线电网络节点12基于该预测调整440波束的方向，例如，使得波束在某个时间指向车辆的已预测位置。
同时，虽然如此，无线设备14也可以向无线电网络节点12提供指示波束上的连接的质量的一个或多个参考信号测量450。当参考信号测量450满足一个或多个定义的标准时，例如，当参考信号测量450指示波束上的(时间平均的)连接质量水平低于定义的阈值时，无线电网络节点12可以触发波束选择460。在任何情况下，通过在460处触发波束选择，无线电网络节点然后可以执行波束选择470。
基于如本文所描述的预测定位来执行该如图所示的波束选择470。特别地，无线电网络节点12例如基于车辆16的路线时刻表和/或定位测量420来预测车辆的位置。然后，无线电网络节点12识别在车辆的已预测位置附近提供覆盖的其候选波束的子集，并且然后从该子集中选择候选波束。无线电网络节点12在选择新波束时将选择信息480发送给无线设备14。例如，选择信息可以指示新选择的波束的标识符。
在这些方式中，本文的实施例通常利用关于一个或多个无线设备14在公共交通车辆16上的知识，以便控制针对设备14的波束成形。请注意，无线电网络节点12可以使用任何数量的移动性分析方法确定设备14在公共交通车辆16上。在一个实施例中，例如，无线电网络节点12通过识别出设备14与公共交通车辆16同步地移动来确定无线设备14在该车辆16上。例如，无线电网络节点12可以将无线设备14的轨迹与公共交通车辆16的轨迹进行比较，并且当设备的轨迹至少在所定义的程度上与车辆的估计或预测的轨迹匹配时，确定设备14在车辆16上。
在一些实施例中，无线电网络节点12甚至可以获得设备的轨迹而无需借助于来自设备14自身的定位测量。实际上，在一个实施例中，例如，使用传统的波束跟踪技术，无线电网络节点12在空间和时间上确定设备14的粗略轨迹。该轨迹在以下意义上可能是粗略的：其在设备14移动通过的波束覆盖区域方面反映设备的轨迹。当车辆16移动通过的波束覆盖区域与设备14移动通过的波束覆盖区域在所定义的程度上匹配(例如，95％匹配)时，无线电网络节点12可以认为设备14在车辆16上。因此，在该方法中，设备14本身不需要发送定位测量来辅助无线电网络节点12进行该确定。
当然，在其他实施例中，无线电网络节点12在公共交通车辆16上的(专用)检测设备的帮助下确定无线设备14在车辆16上。例如，检测设备可以检测无线设备14何时在车辆上并且向无线电网络节点12发信号通知指示该检测的信息。
本文的实施例一般适用于采用波束成形的任何类型的无线通信系统10。实际上，实施例可以使用本领域中已知的或可以开发的一种或多种通信协议中的任何一种，例如IEEE 802.xx、CDMA、WCDMA、GSM、LTE、UTRAN、WiMax等。因此，尽管在本文中有时在5G的上下文中描述，但是本文讨论的原理和构思适用于4G系统和其他系统。
无线设备是能够通过无线电信号与另一无线电节点进行无线通信的任何类型的设备。因此，无线设备可以指用户设备(UE)、移动站、膝上型电脑、智能电话、机器对机器(M2M)设备、机器型通信(MTC)设备、窄带物联网(IoT)设备等。如所述的，尽管无线设备可以被称为UE，但是应当注意的是，在个人拥有和/或操作设备的意义上，无线设备不一定具有“用户”。无线设备也可以被称为无线通信设备、无线电通信设备、无线终端或简称为终端，除非上下文另外指示，否则使用这些术语中的任何一个旨在包括设备到设备UE或设备、能够进行机器对机器通信的机器类型设备或设备、配备有无线设备的传感器、支持无线的台式计算机、移动终端、智能电话、膝上型计算机嵌入设备(LEE)、膝上型计算机安装设备(LME)、USB加密狗、无线客户端设备(CPE)等。在本文的讨论中，也可以使用术语机器对机器(M2M)设备、机器类型通信(MTC)设备、无线传感器和传感器。应当理解的是，这些设备可以是UE，但是通常可以被配置为发送和/或接收数据而无需直接的人的交互。
在IOT情形下，本文描述的无线设备可以是以下机器或设备或者可以被包括在以下机器或设备中：所述机器或设备执行监测或测量，并向另一设备或网络发送这些监测测量的结果。这种机器的具体示例是功率计、工业机器或家用或个人用具，例如冰箱、电视、诸如手表之类的个人可穿戴设备等。在其他情形下，本文描述的无线通信设备可以被包括在车辆中并且可以执行对车辆的操作状态的监测和/或报告或者与车辆相关联的其他功能。
如本文所使用的，“无线电网络节点”是指如下网络设备：所述网络设备能够、被配置、被布置和/或用于直接或间接地与无线设备和/或与无线通信网络中启用和/或提供对无线设备的无线接入的其他设备进行通信。网络设备的示例包括但不限于：基站(BS)、无线电基站、节点B、多标准无线电(MSR)无线电节点(例如，MSR BS)、演进节点B(eNB)、毫微微基站、微微基站、微基站、宏基站、分布式无线电基站的一个或多个(或所有)部分(例如，集中式数字单元和/或远程无线电单元(其可以与或可以不与天线集成为天线集成无线电装置))、网络控制器、无线电网络控制器(RNC)、基站控制器(BSC)、中继节点、中继施主节点控制中继、基础收发机站(BTS)、接入点(AP)、无线电接入点、传输点、传输节点、远程无线电单元(RRU)、远程无线电头端(RRH)、分布式天线系统(DAS)中的节点、多小区/多播协调实体(MCE)、核心网络节点(例如，MSC、MME)、O&M节点、OSS节点、SON节点、定位节点(例如，E-SMLC)和/或MDT。然而，更一般地，无线电网络节点可以表示如下的任何合适的设备(或设备组)：该设备(或设备组)能够、被配置、被布置和/或用于启用和/或提供对无线通信网络的无线设备访问，或向已访问无线通信网络的无线设备提供某种服务。上面的列表不旨在仅表达备选的无线电网络节点，而是表达网络设备的类别的各种示例以及特定网络设备的示例。
请注意，尽管在图中不可避免地在一维空间中示出了波束，但是本文的波束可以具有在一维、二维或三维空间中描述的覆盖区域。无线电网络节点12在其上进行发送或接收的波束通常可以被称为网络波束。也就是说，本文使用的网络波束可以是指网络设备12被配置为或能够在其上进行发送的发送波束或者网络设备12被配置为或能够在其上进行接收的接收波束。
尽管信号被称为在波束“上”传输，但是在其他意义上，信号可以被称为在波束“中”或“通过”波束传输。
鉴于以上变化和修改，如上所述的无线电网络节点12可以通过实现任何功能装置或单元来执行本文的任何处理。在一个实施例中，例如，无线电网络节点12包括被配置为执行图2中所示的步骤的各个电路。在这方面，电路可以包括专用于执行某些功能处理的电路和/或与存储器结合的一个或多个微处理器。在采用存储器(其可以包括一种或多种类型的存储器，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器、高速缓存存储器、闪存设备、光存储设备等)的实施例中，存储器存储程序代码，该程序代码在由一个或多个处理器执行时执行本文描述的技术。
图8A示出了根据一个或多个实施例的无线电网络节点12。如图所示，无线电网络节点12包括通信电路510和处理电路520。通信电路510被配置为例如经由任何通信技术向一个或多个其他节点发送信息和/或从一个或多个其他节点接收信息。例如，通信电路510可以通过一个或多个天线这样做，该一个或多个天线可以在无线电网络节点12的内部或外部。处理电路520被配置为例如通过执行存储在存储器520中的指令来执行以上例如在图2中描述的处理。在这方面，处理电路520可以实现某些功能装置、单元或模块。
图8B示出了根据一个或多个其他实施例的无线电网络节点12。如图所示，无线电网络节点12例如经由图8A中的处理电路500和/或经由软件代码实现各种功能装置、单元或模块。例如用于实现图2中的方法的这些功能装置、单元或模块包括例如用于确定无线设备在公共交通车辆上的确定单元或模块610。还包括预测单元或模块620，用于基于确定无线设备在公共交通车辆上，基于公共交通车辆的路线时刻表和/或从公共交通车辆接收的定位测量来预测公共交通车辆的位置。还包括波束控制单元或模块630，用于基于公共交通车辆的已预测位置来控制针对无线设备的波束成形。该控制可以包括以下至少一项：根据用来跟踪公共交通车辆的移动的波束的方向的需要，动态地调整所述波束的所述方向，其中，无线电网络节点在所述波束上向无线设备进行发送或从无线设备进行接收；以及通过从集合中的候选波束中识别在公共交通车辆的已预测位置附近具有覆盖的候选波束的子集并选择子集中的候选波束，选择在其上向无线设备进行发送或从无线设备进行接收的波束。
本领域技术人员还将理解，本文的实施例还包括对应的计算机程序。
计算机程序包括指令，当在无线电网络节点12的至少一个处理器上执行指令时使得无线电网络节点12执行上述任何相应处理。在这方面，计算机程序可以包括与上述装置或单元相对应的一个或多个代码模块。
实施例还包括包含这样的计算机程序的载体。该载体可以包括电信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质中的一种。
在这方面，本文的实施例还包括存储在非暂时性计算机可读(存储或记录)介质上的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括指令，所述指令在由无线电网络节点12的处理器执行时使得无线电网络节点12执行如上所述的操作。
实施例还包括计算机程序产品，计算机程序产品包括程序代码部分，当由无线电网络节点12执行该计算机程序产品时，该程序代码部分执行本文任何一个实施例的步骤。该计算机程序产品可以存储在计算机可读记录介质上。
当然，在不脱离本发明的基本特征的情况下，本发明可以以不同于本文具体阐述的那些方式的其他方式来实施。所呈现的实施例在所有方面都被认为是说明性的而不是限制性的，并且落入所附权利要求的含义和等同范围内的所有改变旨在被包含在其中。

Claims (20)

1.一种由服务于无线通信系统(10)中的无线设备(14)的无线电网络节点(12)执行的方法，包括：
确定(110)所述无线设备(14)在公共交通车辆(16)上；
基于所述确定，基于所述公共交通车辆(16)的路线时刻表(20)和/或从所述公共交通车辆(16)接收的定位测量(22)来预测(120)所述公共交通车辆(16)的位置；以及
基于所述公共交通车辆(16)的已预测位置控制(130)针对所述无线设备(14)的波束成形，其中，所述控制包括以下至少一项：
根据用来跟踪所述公共交通车辆(16)的移动的波束的方向的需要，动态地调整所述波束的所述方向，其中，所述无线电网络节点(12)在所述波束上向所述无线设备(14)进行发送或从所述无线设备(14)进行接收；以及
通过从集合中的候选波束中识别在所述公共交通车辆(16)的所述已预测位置附近具有覆盖的候选波束的子集并选择所述子集中的候选波束，选择在其上向所述无线设备(14)进行发送或从所述无线设备(14)进行接收的波束。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预测包括：基于所述公共交通车辆(16)的所述路线时刻表(20)预测所述公共交通车辆(16)的位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预测包括：
确定所述路线时刻表(20)指示所述公共交通车辆(16)在未来的特定时间将要位于的位置；以及
基于所确定的位置预测所述公共交通车辆(16)在所述未来的特定时间将要位于的位置。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述预测包括：基于从所述公共交通车辆(16)接收的定位测量(22)来预测所述公共交通车辆(16)的位置。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述预测包括：通过使用针对所述公共交通车辆(16)获得的速度矢量来推断由从所述公共交通车辆(16)接收的定位测量指示的所述公共交通车辆(16)的位置，预测所述公共交通车辆(16)在未来时间的位置。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述预测包括：将所述公共交通车辆(16)在未来时间t2的位置预测为或其中，是所述公共交通车辆(16)在时间t1处的位置，speed是针对所述公共交通车辆(16)获得的速度矢量，并且acceleration是针对所述公共交通车辆(16)获得的加速度矢量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述无线设备(14)在所述公共交通车辆(16)上包括：识别所述无线设备(14)与所述公共交通车辆(16)同步地移动。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，确定所述无线设备(14)在所述公共交通车辆(16)上包括：使用波束跟踪确定所述无线设备(14)的粗略轨迹，并将所述无线设备(14)的所述粗略轨迹与所述公共交通车辆(16)的估计或预测的轨迹相匹配。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，确定所述无线设备(14)在所述公共交通车辆(16)上包括：接收对所述公共交通车辆(16)上的设备检测到所述无线设备(14)进行指示的信息。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，所述预测包括基于所述公共交通车辆(16)的所述路线时刻表(20)和/或从所述公共交通车辆(16)接收的定位测量来预测所述公共交通车辆(16)的位置，并且所述动态地调整包括：将所述波束的方向调整为指向所述公共交通车辆(16)的已预测位置。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，由所述无线电网络节点(12)能够访问的表(24)将所述无线电网络节点(12)的覆盖区域内的候选设备位置映射到所述集合中的候选波束，并且所述识别包括：通过识别所述表将在所述公共交通车辆(16)的已预测位置的所定义附近内的位置映射到哪些候选波束来识别候选波束的子集。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，还包括：从所述无线设备(14)接收对在所述波束上发送的参考信号的接收质量进行指示的测量报告，并且响应于所述接收质量低于定义的阈值，选择要在其上向所述无线设备(14)进行发送或从所述无线设备(14)进行接收的波束。
13.一种无线电网络节点(12)，被配置为服务于无线通信系统(10)中的无线设备(14)，所述无线电网络节点(12)被配置为：
确定所述无线设备(14)在公共交通车辆(16)上；
基于确定所述无线设备(14)在所述公共交通车辆(16)上，基于所述公共交通车辆(16)的路线时刻表(20)和/或从所述公共交通车辆(16)接收的定位测量(22)来预测所述公共交通车辆(16)的位置；以及
通过以下操作中的至少一个，基于所述公共交通车辆(16)的已预测位置控制针对所述无线设备(14)的波束成形：
根据用来跟踪所述公共交通车辆(16)的移动的波束的方向的需要，动态地调整所述波束的所述方向，其中，所述无线电网络节点(12)在所述波束上向所述无线设备(14)进行发送或从所述无线设备(14)进行接收；以及
通过从集合中的候选波束中识别在所述公共交通车辆(16)的所述已预测位置附近具有覆盖的候选波束的子集并选择所述子集中的候选波束，选择在其上向所述无线设备(14)进行发送或从所述无线设备(14)进行接收的波束。
14.根据权利要求13所述的无线电网络节点(12)，被配置为执行权利要求2-12中任一项所述的方法。
15.一种无线电网络节点(12)，被配置为服务于无线通信系统(10)中的无线设备(14)，所述无线电网络节点(12)包括：
确定模块(610)，用于确定所述无线设备(14)在公共交通车辆(16)上；
预测模块(620)，用于基于确定所述无线设备(14)在所述公共交通车辆(16)上，基于所述公共交通车辆(16)的路线时刻表(20)和/或从所述公共交通车辆(16)接收的定位测量(22)来预测所述公共交通车辆(16)的位置；以及
波束控制模块(630)，用于基于所述公共交通车辆(16)的已预测位置控制针对所述无线设备(14)的波束成形，其中，所述控制包括以下至少一项：
根据用来跟踪所述公共交通车辆(16)的移动的波束的方向的需要，动态地调整所述波束的所述方向，其中，所述无线电网络节点(12)在所述波束上向所述无线设备(14)进行发送或从所述无线设备(14)进行接收；以及
通过从集合中的候选波束中识别在所述公共交通车辆(16)的所述已预测位置附近具有覆盖的候选波束的子集并选择所述子集中的候选波束，选择在其上向所述无线设备(14)进行发送或从所述无线设备(14)进行接收的波束。
16.根据权利要求15所述的无线电网络节点(12)，被配置为执行权利要求2-12中任一项所述的方法。
17.一种无线电网络节点(12)，被配置为服务于无线通信系统(10)中的无线没备(14)，所述无线电网络节点(12)包括：
处理电路(520)和存储器(530)，所述存储器(530)包含能够由所述处理电路(520)执行以由此将所述无线电网络节点(12)配置为执行以下操作的指令：
确定所述无线设备(14)在公共交通车辆(16)上；
基于确定所述无线设备(14)在所述公共交通车辆(16)上，基于所述公共交通车辆(16)的路线时刻表(20)和/或从所述公共交通车辆(16)接收的定位测量(22)来预测所述公共交通车辆(16)的位置；以及
通过以下操作中的至少一个，基于所述公共交通车辆(16)的已预测位置控制针对所述无线设备(14)的波束成形：
根据用来跟踪所述公共交通车辆(16)的移动的波束的方向的需要，动态地调整所述波束的所述方向，其中，所述无线电网络节点(12)在所述波束上向所述无线设备(14)进行发送或从所述无线设备(14)进行接收；以及
通过从集合中的候选波束中识别在所述公共交通车辆(16)的所述已预测位置附近具有覆盖的候选波束的子集并选择所述子集中的候选波束，选择在其上向所述无线设备(14)进行发送或从所述无线设备(14)进行接收的波束。
18.根据权利要求17所述的无线电网络节点(12)，其中，所述存储器(530)包含能够由所述处理电路(510)执行以由此将所述无线电网络节点(12)配置为执行权利要求2-12中任一项所述的方法的指令。
19.一种包括指令的计算机程序，所述指令在被无线电网络节点(12)的至少一个处理器执行时使所述无线电网络节点(12)执行权利要求1-12中任一项所述的方法。
20.一种包含权利要求19所述的计算机程序的载体，其中，所述载体是电信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质之一。
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