CN109845120A - 通信系统 - Google Patents

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亚辛·亚丁·阿瓦德
尼拉·笈多
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Abstract

公开了一种通信系统，其中在所述通信系统中，基站服务通信区域，其中所述通信区域由多个定向波束形成，所述多个定向波束各自覆盖所述通信区域的相应部分并且各自具有不同的相应波束标识符。所述基站使用与通信装置(UE)相关联的至少一个定向波束(例如，UE特定操作波束集)，针对所述通信装置来通信控制信息。

Description

通信系统
技术领域
本发明涉及通信系统。特别地但不排他地，本发明与根据第三代合作伙伴计划(3GPP)标准或其等同项或衍生项而工作的无线通信系统及其装置相关。特别地但不排他地，本发明与使用波束成形的所谓的“下一代”系统中的移动相关。
背景技术
3GPP的最新发展被称为演进分组核心(EPC)网络和演进UMTS陆地无线接入网络(E-UTRAN)的长期演进(LTE)，通常也被称为“4G”。另外，术语“5G”和“新无线”(NR)是指预期支持各种应用和服务的演进中的通信技术。5G网络的各种详情例如在下一代移动网络(NGMN)联盟的“NGMN 5G白皮书”V1.0中进行描述，其中该文档可从https://www.ngmn.org/5g-white-paper.html获得。3GPP旨在通过所谓的3GPP下一代(NextGen)无线接入网络(RAN)和3GPP NextGen核心网络的方式来支持5G。
在3GPP标准下，NodeB(或者在LTE中为eNB，在5G中为gNB)是通信装置(用户设备或“UE”)连接至核心网络并且与其它通信装置或远程服务器进行通信所经由的基站。为简单起见，本申请将使用术语基站来指代任何这样的基站，并使用术语移动装置或UE来指代任何这样的通信装置。核心网络(即，在LTE的情况下为EPC)托管订户管理、移动管理、计费、安全、以及呼叫/会话管理等的功能，并且为通信装置提供到诸如因特网等的外部网络的连接。
例如，通信装置可以是诸如移动电话、智能电话、用户设备、个人数字助理、膝上型/平板计算机、web浏览器、和/或电子书阅读器等的移动通信装置。这种移动(或甚至一般是固定的)装置通常由用户操作，但是也可以将所谓的“物联网”(IoT)装置和类似的机器类型通信(MTC)装置连接至网络。为简单起见，本申请涉及说明书中的移动装置(或UE)，但是应当理解，所描述的技术可以在可连接至通信网络以发送/接收数据的(移动的和/或一般静止的)任意通信装置上实现，而与这种通信装置是由人工输入控制还是由存储器中所存储的软件指令控制无关。
3GPP技术报告(TR)23.799V0.7.0描述了针对3GPP标准的发布版本14所计划的NextGen(5G)系统的可能架构和一般过程。3GPP还研究了新(5G)无线接入网络对高达100GHz的频带的潜在使用。还可以使用定向波束成形和大规模天线技术，以克服与某些高频带(例如mmWave频带)相关联的严重信道衰减特性。术语“大规模天线”是指具有以阵列排列的大量天线元件(例如100个以上)的天线。实际上，这种大规模天线可以用于同时与多个用户进行通信，从而促进多用户MIMO(多输入多输出)传输。基站(在这种情况下也称为发送接收点(TRP))可被配置为形成用于基本上并行地且使用相关定向波束与多个UE进行通信的相应波束。
3GPP已经就许多5G内部移动相关要求达成一致。具体地，3GPP旨在针对各新无线(NR)基站(即，5G基站或gNB)提供一个或多个TRP。作为基线，各NR预期支持具有网络控制移动处理的状态以及具有UE控制移动的状态。使与典型gNB间网络控制移动相关联的测量配置保持最小化。因此，为了移动目的而需要各UE进行较少(并且可能不太详细)的测量(例如，避免提供详细的“小区”级别信息的需求)。然而，在一些情况下可能需要更多详细信息。3GPP还旨在使作为基于UE的移动的结果的(基站之间的)上下文移动最小化。
网络控制移动可以在小区级别(即，使用gNB和UE之间的用以控制UE移动的适当无线资源控制(RRC)信令)进行RRC驱动，或者可以(例如，在MAC/PHY层)设置有零/最小RRC参与。
发明内容
发明要解决的问题
然而，尤其是在高频带中，发送器和接收器之间的直接视线(LOS)路径(例如由于障碍物而导致)的阻碍和/或UE的移动可能导致该UE的无线链路质量的降低。此外，一些研究表明，在mmWave频率处，无线信道可能非常快速地改变，并且这还可能导致针对特定UE的发送错误和/或切换次数的增加。因此，经由定向波束服务的UE可能容易失去与其基站的连接和数据丢失。此外，现有(例如，LTE)移动技术由于技术差异和所使用的带宽因而不适用于5G RAN。
可以预见，高频和定向波束的相对不可靠性可能导致活动UE及其5G基站/TRP所使用的波束的频繁变化。这可能导致例如增加的会话中断(波束间切换)、信令开销和/或发送低效(例如，增加的重发需求)。
因此，本发明的优选示例性实施例旨在提供解决或至少部分地处理以上问题的方法和设备。
尽管为了本领域技术人员的理解效率、本发明将在3GPP系统(5G网络)的上下文中进行详细描述，但是本发明的原理可以适用于其它系统。
用于解决问题的方案
在一方面，本发明提供一种通信系统所用的基站，其中，所述基站包括：控制器和收发器；其中，所述控制器被配置为控制所述基站所服务的通信区域中的通信，其中所述通信区域由多个定向波束形成，所述多个定向波束各自覆盖所述基站所服务的所述通信区域的相应部分并且各自具有不同的相应波束标识符；以及其中，所述收发器被配置为使用与至少一个通信装置相关联的至少一个定向波束，针对所述至少一个通信装置来通信控制信息。
在另一方面，本发明提供一种通信系统所用的通信装置，所述通信系统包括基站，所述基站服务多个定向波束所形成的通信区域，所述多个定向波束各自覆盖所述通信区域的相应部分并且各自具有不同的相应波束标识符，其中所述通信装置包括：控制器和收发器；其中，所述收发器被配置为使用与所述通信装置相关联的至少一个定向波束来从所述基站接收控制信息。
本发明的方面扩展至相应的系统、方法和诸如计算机可读存储介质等的存储有指令的计算机程序产品，其中，能够运行这些指令，以对可编程处理器进行编程、从而执行如这些方面中所述的方法和以上阐述或在权利要求中记载的可能性，以及/或者对适当配置的计算机进行编程以提供任意权利要求所记载的设备。
本说明书(该术语包括权利要求书)中所公开的和/或附图中所示的各特征可以独立于任何其它所公开的和/或所例示的特征(或与这些特征相组合)而并入本发明中。特别地但并非限制性地，可以将从属于特定独立权利要求的任何权利要求的特征以任何组合方式或单独地引入该独立权利要求中。
现在将参考如下附图来仅以示例方式说明本发明的示例性实施例。
附图说明
图1示意性示出本发明的实施例可以应用的蜂窝电信系统；
图2是形成图1所示的系统的一部分的移动装置的框图；
图3是形成图1所示的系统的一部分的基站的框图；
图4示意性示出可用于图1的系统中的(控制和用户)数据发送的子帧的序列；
图5示意性示出可以使用定向波束的示例性实施例；
图6示意性示出可以使用定向波束的另一示例性实施例；以及
图7示意性示出可以使用定向波束的又一示例性实施例。
具体实施方式
概要
图1示意性示出电信网络1，其中在该电信网络1中，用户设备3(移动电话和/或其它移动装置)可以使用适当的无线接入技术(RAT)经由基站5(表示为“gNB”)而彼此通信。应当理解，在5G系统中，基站也被称为发送接收点(TRP)。如本领域技术人员将理解的，虽然图1中为了图示目的而示出五个移动装置3和一个基站5，但系统在实现时通常将包括其它基站和移动装置。
各基站5经由位于基站处的TRP(和/或位于远处的一个或多个TRP)来操作一个或多个相关小区。在该示例中，为了简单起见，基站5操作单个小区。基站5(例如，经由适当的网关和/或用户面/控制功能)连接至核心网络7，并且相邻基站也(直接地或者经由适当的基站网关)彼此连接。核心网络7可以包括控制面管理器实体和用户面管理器实体、用于提供基站5和其它网络(诸如因特网等)之间的连接的一个或多个网关(GW)、以及/或者托管在核心网络之外的服务器等。
移动装置3通过与操作适当小区的基站5建立无线资源控制(RRC)连接而连接至该小区(这取决于其位置以及可能的其它因素，例如信号条件、订阅数据和/或能力等)。移动装置3和基站5(以及网络中的其它发送点)通过取决于所使用的RAT的适当空中接口来进行通信。移动装置3使用所谓的非接入层(NAS)信令来与核心网络节点进行通信，其中非接入层(NAS)信令通过服务移动装置3的基站5/TRP而在移动装置3和适当核心网络节点之间中继。
在该示例中，基站5操作用于提供多个定向波束的相关天线阵列(例如，大规模天线)，以与基站5的小区中的各种移动装置3进行通信。各波束被布置成沿不同方向(沿三个维度，包括仰角)跨越(发送)。各波束具有(至少在小区内)唯一的相关标识符(例如，适当的“波束ID”)。
小区中所使用的波束配置定义了波束的数量以及相关波束图案。在该示例中，波束的总数为“N”，即波束#1～#N当前被配置用于基站5的小区(“N”是至少为“1”的正整数)。
基站5有益地被配置为在其小区中(或者如果基站运行多个小区，则在各小区中)发送波束特定参考信号(BRS)的集合。移动装置3可被配置为使用相关BRS来对各波束进行信号强度和信道估计测量。(基站和/或移动装置3)使用这种波束特定测量来配置针对移动装置3的(一个或多个)波束的适当集合，该集合被称为移动装置3的操作波束集(OBS)。
可以例如根据信号条件、小区中的负荷、移动装置3所需的吞吐量和/或服务质量(QoS)等来动态地更新OBS。有益地，在OBS包括多个波束的情况下，移动装置3遭受无线链路故障(RLF)(即，失去与基站5的连接)的可能性极大地降低，这是因为在大多数情形中，存在移动装置3可以使用的至少一个定向波束，以及/或者可以在需要的情况下(至少暂时地)向OBS添加新的波束。
此外，OBS可以有益地用于支持移动装置3的小区内移动。具体地，随着移动装置3改变其在基站5的覆盖区域(小区)内的位置，可以在必要时向OBS添加新的波束(并且可以移除不再需要的波束)。
针对移动装置3的OBS中所包括的这些波束，与其它波束相比，移动装置3可被配置为进行并报告更频繁的信号测量(例如，详细信道状态信息(CSI)测量)。因此，在移动装置3和基站5之间(例如，暂时地)存在障碍物(从而阻挡了特定定向波束的视线)的情况下，可以相对快速地检测信号条件的这种变化(并识别受影响的波束)。基站5还可以对移动装置3的发送执行必要的调整，以避免由于障碍物而引起的中断和/或无线链路故障。然而，有益地，移动装置3更有可能能够使用其OBS中的任何其它合适(不受影响的)波束来与基站5继续进行通信。如果影响OBS中的特定波束的问题持续存在，则基站5可以(例如，在预定计时器到期之后以及/或者在接收到指示该波束存在问题的预定数量的报告之后)从OBS中移除该波束。
类似地，由于移动装置3的移动，因此基站5可被配置为从移动装置3的OBS移除波束(并用不同的波束来替代该波束)。
因此，可以看出，提供OBS(和/或相关波束特定参考信号)提供了许多益处，诸如经由基站的小区来服务移动装置时的灵活性、对影响高频无线波束的信号传播问题(例如，障碍物)的容忍度提高、由于信号丢失而引起的无线链路故障的风险降低、移动装置(例如，在小区内或者在不同小区之间移动的同时)的更快且更高效的小区/波束获取等。
移动装置
图2是示出图1所示的移动装置3(例如，移动电话或其它用户设备)的主要组件的框图。如图所示，移动装置3具有收发器电路31，该收发器电路31可操作地经由一个或多个天线33来向基站5发送信号并从其接收信号。移动装置3还具有用以控制移动装置3的操作的控制器37。控制器37与存储器39相关联并且耦合到收发器电路31。尽管并非操作所必需的，但是移动装置3当然可以具有传统移动电话3的所有常见功能(诸如用户接口35等)，并且该功能可以通过硬件、软件和固件中的任一个或任何组合来适当提供。软件可以预先安装在存储器39中以及/或者例如可以经由电信网络或者从可移动数据存储装置(RMD)中下载。
在该示例中，控制器37被配置为通过存储在存储器39内的程序指令或软件指令来控制移动装置3的整体操作。如图所示，这些软件指令包括操作系统41、通信控制模块43、波束配置模块44、移动模块45、以及信号测量模块46等。
通信控制模块43可操作地控制移动装置3与其服务基站5(以及连接至基站5的其它通信装置(诸如其它移动装置和/或核心网络节点等))之间的通信。
波束配置模块44负责管理当前服务小区中所使用的移动装置3的OBS(或相应的OBS)。这例如包括(例如，基于基站5和/或信号测量模块46所提供的信息来)添加和移除小区。
移动模块45负责在移动装置3正在电信网络1所覆盖的区域内移动时经由(基站5的)适当小区来维持网络附加。移动模块45通过根据信号条件等进行小区/波束重选和/或切换过程来维持网络附加。应当理解，移动模块45例如由于信号条件和/或当前小区中的网络负荷等的变化，因而即使在移动装置3保持静止的情况下也可以进行小区/波束重选和/或切换过程。移动模块45还针对当前小区和/或潜在切换候选小区考虑了移动装置3的OBS以及/或者(例如，波束配置模块44所提供的)当前波束配置。
信号测量模块46负责获得移动装置3附近的小区/波束的信号质量测量，并且生成相关信号测量报告并将其发送至服务基站5。基于服务基站5所提供的适当测量配置，通过基站5所发送的波束特定参考信号来进行信号质量测量。信号质量测量可以包括例如(详细)信道状态信息(CSI)测量、参考信号接收功率(RSRP)测量、参考信号接收质量(RSRQ)测量、接收信号与噪声比(SNR)测量、以及/或者信号与干扰加噪声比(SINR)测量和相关报告。
基站
图3是示出图1所示的基站5的主要组件的框图。如图所示，基站5具有用于经由一个或多个天线53(例如，天线阵列/大规模天线)向通信装置(诸如移动装置3/用户设备等)发送信号并从其接收信号的收发器电路51、以及用于向网络节点(例如，核心网络7中的其它基站和/或节点)发送信号并从其接收信号的网络接口55。基站5还具有用以控制基站5的操作的控制器57。控制器57与存储器59相关联。软件可以预先安装在存储器59中，以及/或者例如可以经由电信网络1或者从可移除数据存储装置(RMD)中下载。在该示例中，控制器57被配置为通过存储器59内所存储的程序指令或软件指令来控制基站5的整体操作。如图所示，这些软件指令包括操作系统61、通信控制模块63、波束控制模块64以及测量配置模块66等。
通信控制模块63可操作地控制基站5与移动装置3(用户设备)以及连接至基站5的其它网络实体之间的通信。通信控制模块63还控制(经由相关数据无线承载的)下行链路用户业务以及要发送至与该基站5相关联的通信装置的控制数据的分开流动，其中该控制数据包括例如针对核心网络服务和/或移动装置3的移动的控制数据(还包括一般(非UE特定)系统信息和参考信号)。
波束控制模块64负责管理基站5的小区中的各移动装置3的相关OBS。这例如包括(例如，基于诸如移动装置3所提供的信号测量、移动装置3的移动、以及/或者与小区相关的其它信息(诸如负荷信息等)等的信息来)添加和移除小区。
测量配置模块66负责配置移动装置3，以进行并报告针对1移动装置3附近的小区和/或波束(例如，该基站5和/或相邻基站所运行的小区/波束)的信号质量测量。测量配置模块66通过生成适当测量配置并将其发送至特定移动装置3、以及通过接收相关测量报告来获得信号质量测量。例如，可以在进行涉及提供报告的移动装置3的移动和/或波束配置过程时使用测量报告。
在以上描述中，为了便于理解，移动装置3和基站5被描述为具有许多分立模块(诸如通信控制模块和波束配置/控制模块等)。虽然针对例如修改了现有系统以实现本发明的特定应用，可以以这种方式提供这些模块，但是在其它应用中(例如在从一开始就考虑到创造性特征而设计的系统中)，可以将这些模块内置于整个操作系统或代码中，因此这些模块可以不被辨识为分立实体。这些模块可以以软件、硬件、固件或其组合的形式实现。
现将(参考图4～图7来)更详细地描述定向波束/OBS可用于在网络的用户设备和TRP(基站)之间进行通信的一些方式。
操作
基站5有益地被配置为在其小区中(或者如果基站运行多个小区，则在各小区中)发送波束特定参考信号(BRS)的集合。例如，基站5可以针对各波束ID发送一个BRS。移动装置3可以使用相关BRS来对各波束进行信号强度和信道估计测量。BRS是使用相应波束的波束图案、利用预定义时间/频率资源而(例如，定期)发送的。应当理解，不同的BRS可以用相同的时间/频率资源或者(例如，在采用“波束扫描”的情况下)用不同的时间/频率资源来发送。优选地，同一小区内的各个BRS(在发送这些BRS的时间/频率资源集上)彼此正交，而不同小区中的BRS彼此具有低互相关性。可以(由移动装置3)基于波束ID和小区ID来确定与给定波束ID相对应的BRS。换句话说，移动装置3能够基于相关的波束ID和小区ID来构造特定波束(包括发送BRS的时间/频率资源集)的BRS。
空闲模式和初始小区选择
在移动装置3处于空闲模式的情况下，该移动装置3使用基站(经由基站的小区/覆盖区域中所配置的多个波束中的各波束)所发送的适当同步信号来进行初始小区搜索。
图4示出基站在其各个波束中所发送的子帧(在该示例中为下行链路子帧)的典型序列。可以看出，子帧包括可向基站5的小区中的移动装置3发送数据(并且经由该特定波束来服务)的基站5中的多个(下行链路)数据子帧80。应当理解，(尽管为了简单起见在图4中未示出，但是)各数据子帧80还可以携带控制信号(例如，调度信息)和/或参考信号(用于信号测量)。
有益地，基站被配置为在特定子帧(这里被称为同步子帧81)中(定期地)发送适当格式化的同步信号。例如，这种同步子帧81可以在发送系统信息(SI)广播的子帧(在图4中表示为SI信息子帧82)之前的子帧中发送。因此，使用同步信号，移动装置3能够调整其收发器以在其继续接收系统信息广播之前使用该特定波束中的正确时间/频率资源。这有益地使得移动装置3能够以快速且高效的方式找到基站5并经由该波束而连接至该基站5。
具体地，可以使用以下选项以便于移动装置3(通过进行随机接入过程)执行初始接入的波束搜索：
a)波束成形下行链路(DL)同步信号-移动装置可被配置为从同步信号中检测小区ID，并且可能地从特定波束中所发送的波束参考信号(BRS)中检测相关波束ID；
b)波束成形DL系统信息-移动装置3可被配置为从小区中获取必要的系统信息，并且可能地获取一些波束特定系统信息以供经由特定波束的通信；
c)波束成形UL物理随机接入信道(PRACH)发送(msg1)-PRACH资源可以使用移动装置预先获取的系统信息(即，在通过经由特定波束传输所谓的“msg1”发送而发起随机接入过程之前)进行配置；以及
d)波束成形DL随机接入消息(msg2/4)-用于(经由特定波束)发送msg2/4的PRACH资源可以使用系统信息来进行配置。
<连接模式小区内移动>
应当理解，在处于连接模式的情况下(例如，在进行适当的波束搜索和随机接入过程之后)，移动装置3可以使用一个或多个波束(被称为该移动装置3的操作波束集(OBS))而连接至其服务小区。这种OBS可以包括基站的小区内的波束的(通常小的)子集，该子集在保持在基站5的小区内的同时被选择用于与该移动装置3的通信。
然而，为了说明小区内的移动装置3的移动(以及/或者小区内的信号条件的变化)，基站5可以通过基于例如以下各项至少之一添加或移除波束来修改移动装置3的OBS：
-(由移动装置3进行并报告、以及/或者由基站5根据该移动装置3的UL发送推导出的)波束测量；
-波束负荷(业务拥塞)；以及
-波束优先级(其可以例如由用于小区间干扰协调等的较高层来设置)。
<针对小区内移动的OBS测量>
为了说明小区内的移动装置3的移动，基站5还可以使用(由移动装置3进行并报告、以及/或者由基站5根据该移动装置3的UL发送推导出的)波束测量。
在这种情况下，移动装置3报告的波束测量可以例如包括与各波束相关联(使用各波束上的相应BRS所测量)的参考信号接收功率(RSRP)和/或信号与干扰加噪声比(SINR)。
移动装置3可以(由服务基站5经由适当测量配置信令)被配置为定期地和/或以事件触发的方式来报告测量。例如，可以在波束的RSRP高于或低于预定阈值(相对于另一波束而言是绝对的或相对的)并且持续一定时间量的情况下触发报告。这与LTE中的切换测量类似。
可选地，移动装置3可被配置为按照基于测量的偏好的顺序来对波束进行排序，并且仅针对最佳波束(例如，预定数量的波束)报告测量或者针对该移动装置3报告与最佳波束相关联的波束ID(例如，作为列表)。
然而，还应当理解，移动装置3可以(即使在没有报告实际测量的情况下也)请求向其OBS添加或者从其OBS移除特定波束。这可以减少移动装置3和基站5之间所需的信令量。基站5可以可选地指定移动装置3(例如，在将波束添加至OBS或者从OBS移除波束之前)所要测量和报告的波束的子集。
在时分双工(TDD)发送的情况下，基站5还可被配置为利用信道互易性以基于根据来自移动装置3的UL发送所推导出的信道测量来选择该移动装置3的OBS的最适当波束。
每当网络(基站5)修改OBS时，其使用适当格式化的控制信令(例如，RRC信令)来通知移动装置3。
<UE特定的数据和控制>
有益地，OBS可以用于i)UE特定的DL数据发送(与在LTE小区中如何发送物理下行链路共享信道或“PDSCH”类似)、以及ii)UE特定的DL控制发送(与LTE中的增强物理下行链路控制信道或“E-PDCCH”类似)。
OBS可以至少对于减少CSI信令量以及对于促进特定移动装置3的开环发送分集有用。
具体地，可以按照如下实现CSI信令量的减少。通常，用于UE特定信道的发送的DL波束成形是基于来自UE(移动装置3)的CSI报告。然而，在使用OBS时，可以通过将移动装置配置为(使用CSI测量所用的波束上的相关BRS)仅针对OBS中的波束发送详细的CSI报告，来减少CSI测量和信令的开销。
在特别有益的情况下，基站5可以基于来自移动装置3的CSI报告，对跨OBS中的波束的DL发送应用适当的预编码(幅度和相位加权)。在这种情况下，UE特定的DM-RS可被包括在发送中，使得移动装置3无需知晓网络所使用的预编码权重。
基站5可被配置为针对OBS中的波束应用发送分集。在这种情况下，移动装置3可以使用各波束上的BRS来从各波束提取发送信号，然后在对发送信号进行解码之前组合这些发送信号。该方案具有移动装置3不需要详细的CSI的优点。
<公共控制信令>
移动装置3可能需要从网络接收特定控制信息，其中该特定控制信息并非特定于该UE、以及/或者无需在基站5的整个小区上广播。这种控制信息可以包括但不限于例如：随机接入响应(RAR)消息2和消息4、功率控制信令、寻呼。
基站5可以(例如，使用如前所述的开环发送分集)在OBS中的所有波束上发送这种公共控制信息。在这种情况下，移动装置3可以使用各波束上的BRS来对该波束上的发送进行解调，然后组合所接收到的数据以提高通信可靠性。
<小区内移动>
图5(a)示意性示出操作多个定向波束的基站5，其中波束#3和#4当前被分配给移动装置3的OBS。OBS中所包括的波束使用连续线示出，而OBS中不包括的波束以虚线示出。
应当理解，即使在基站5正在操作其小区内的高频带的情况下，通过使用基站5和移动装置3之间的多个波束而产生的分集也可以显著降低移动装置3(在处于基站5的小区中的同时)由于障碍物和/或移动而失去与基站5的连接的可能性。也就是说，在损失一个波束(或更多个波束)的情况下，移动装置3仍然可能保持连接至基站5的至少一个波束(或甚至多个波束)，因此移动装置3应当能够容忍(由多个波束组合而成的)接收SNR的损失。
更详细地，图5(a)示意性示出移动装置3当前正在使用包括波束#3和#4的OBS与基站5进行通信的场景。由于这些波束包括在OBS中，因此移动装置3被配置为发送针对波束#3和#4的(相对频繁的)详细CSI报告，而移动装置3仅发送针对其它波束的定期(较不频繁的)RSRP测量(以及/或者针对波束#3和#4的RSRP测量)。
如图5(b)中一般所示，移动装置3和基站5之间的障碍物(例如车辆)可能导致OBS中的波束(在该示例中为波束#4)的RSRP的下降。然而，信号条件的这种变化有益地通过针对该波束的CSI测量来追踪，并且移动装置3仍然能够接收经由波束#3(其当前并未遭受由于障碍物而引起的信号质量的降低)的DL发送。因此，使用针对受影响波束(#4)的CSI测量，基站5能够针对移动装置3(至少暂时地)执行必要的发送调整(例如，使波束#3优先于波束#4)。如果针对受影响波束的CSI测量(例如，在预定时段和/或多个CSI报告中)仍然指示差的信号条件，则基站5可被配置为从移动装置3的OBS移除受影响波束。
类似地，由于移动装置3的移动，因此基站5可被配置为从移动装置3的OBS移除波束。这种移动场景一般如图5(c)所示。具体地，在该示例中，随着移动装置3在基站5的小区内移动，网络(和/或移动装置3)(例如，使用波束RSRP测量和/或CSI)监视OBS中所包括的波束的信号条件(和/或邻接波束的信号条件)，并决定通过在移动装置3不再位于波束#4所服务的区域中的情况下移除波束#4并添加波束#2来更新OBS。
<连接模式小区间移动>
为了使网络(基站5)决定何时发起移动装置3向相邻小区的切换，可以将移动装置3配置为进行考虑到从相邻小区中所使用的波束可获得的波束成形增益的测量。因此，有益地，在选择移动装置3的切换目标小区时，服务基站5能够选择切换目标小区的最合适波束，使得移动装置3可以在不会经历显著数据丢失和/或延迟的情况下经由新小区继续进行通信。
为了便于小区间移动，移动装置3可被配置为测量一个或多个相邻小区中的各波束(至少当前基站请求测量的小区/波束)的相应信号强度。例如，移动装置3可被配置为扫描相邻小区中所发送的各波束ID(唯一BRS)，并且针对各被测相邻小区，向服务基站5报告最强波束的ID。如果服务基站5判断为移动装置3需要切换，则服务基站5可以在切换过程期间向目标小区提供用于识别目标小区中的移动装置3的最合适波束的信息。如果可从移动装置3获得，则服务基站5还可以提供针对这种波束的详细测量。
图6示意性示出移动装置3在其当前服务基站5A所运行的小区(“小区1”)和基站5B所运行的相邻小区(“小区2”)之间进行切换的场景。
可以看出，基站5A和5B这两者都操作多个定向波束。最初，移动装置3使用包括小区1的波束#5和#6的OBS来与其服务基站5A进行通信。移动装置3通过测量该小区中的所有波束的RSRP，来对一个或多个相邻小区(包括小区2)进行适当的切换测量。在该示例中，移动装置3报告小区2中的波束#2和#3的强RSRP。因此，在选择小区2作为切换目标小区的情况下，当前服务基站5A有益地能够控制移动装置3向小区2中的作为该小区中的最合适波束的波束2#和#3的切换。
因此，当移动装置3进行向小区2的切换时，可能能够经由该小区中的最合适波束(假设这些波束可用于移动装置3)进行连接。即使并非小区2中的所有具有良好信号条件的波束都可用于移动装置3(例如，由于小区2中的负荷等)，新基站5B也仍然能够经由至少一些合适候选波束来开始服务移动装置3(并且可能随着移动装置3围绕小区2所覆盖的区域移动而向OBS添加其它波束)。
<CoMP中的OBS>
图7示意性示出移动装置3经由基站5A所运行的小区1和基站5B所运行的小区2并行地进行通信的场景。该场景实际上是针对LTE所指定的协作多点(CoMP)发送和接收场景的变形。然而，在这种情况下，基站5被配置为针对移动装置3分配特定波束而非整个分量载波。这种并行发送/接收例如在移动装置3位于小区边缘区域中时以及/或者在相邻基站的小区重叠时可能是可行的。因此，在这种情形中，移动装置3可能能够从多个小区接收信号(并且经由多个小区发送信号)，从而显著改善下行链路(或上行链路)性能。并行发送/接收(CoMP)可以用于两个主要目的：i)(通过经由两个或更多个小区发送/接收相同信号来)改善信号质量；以及ii)(通过经由不同小区发送不同数据从而实现比仅使用单个小区可能实现的整体数据速率更高的整体数据速率来)提高吞吐量。
在图7所示的场景中，移动装置3针对其CoMP测量集中的各小区(在该示例中为小区1和小区2)具有相应的OBS，并且其被配置为针对各OBS中的各波束测量并报告针对各波束的CSI。具体地，在该示例中，小区1中的移动装置3的OBS包括该小区的波束#5和#6，并且小区2中的相同移动装置3的OBS包括小区2的波束#2和#3。因此，移动装置3被配置为针对小区1的波束#5和#6以及小区2的波束#2和#3进行针对各波束的CSI测量和报告。
应当理解，可以无论哪个基站操作该波束都向同一(例如，主)基站5报告针对各波束的CSI测量，以及/或者可以向操作该特定波束的基站报告CSI测量。无论移动装置3向哪个基站5进行报告，基站5都可被配置为经由其间设置的适当基站到基站接口来彼此交换CoMP相关信令。CoMP相关信令可以例如包括针对各波束的CSI以及与移动装置3的OBS相关联的类似信息(例如，OBS中所包括的波束ID)。
此外，在使用并行发送/接收的情况下，相对于移动装置3的CoMP测量集添加/移除小区的决策可以基于相关联的针对各波束的RSRP测量(其可以如上所述获得)。因此，有益地，可以(在使用窄的高频定向波束的同时)改善移动装置的信号条件以及/或者使用各小区中的波束特定参考信号和相应OBS配置、以及服务基站之间的适当协作(通过经由多个小区的通信)来提高吞吐量。
变形例和替代例
以上已经描述了详细的示例性实施例。如本领域技术人员将理解的，可以在仍受益于这里所体现的发明的情况下，对以上示例性实施例进行多种修改和替代。通过例示的方式，现将仅描述多个这样的替代例和变形例。
应当理解，对于不同的小区，波束配置可以是不同的，这取决于特定小区的覆盖/吞吐量要求。例如，大量非常窄的波束可以用于大的小区半径，而较少且相对较宽的波束可以用于促进快速小区获取并且减少用于波束特定参考信号的发送的开销。在一些情况下，波束配置可以包括单个波束，从而定义整个小区的覆盖范围(与传统小区类似)。
还应当理解，给定小区的波束配置可以例如为了诸如容量和覆盖优化(CCOpt)等的自组织网络(SON)适应的目的而半静态地改变。在这种情况下，特定波束配置的再配置可以包括：改变一个或多个波束的波束宽度以及/或者改变波束的数量(例如，开启或关闭波束)。
当准备小区之间的切换时，如果这种信息可用，则服务基站可以向移动装置通知相邻小区中当前操作的波束的数量，使得移动装置知晓需要扫描/测量的波束ID的范围。然而，如果这种信息不可用或者未被发送至移动装置，则移动装置可被配置为在假设相邻小区具有最大可能波束数量的情况下进行波束测量。在任何情况下，使用用于识别目标小区的最合适波束的信息，在进入目标小区时无需进行大量波束测量，这是因为移动装置已经具有可被考虑用于目标小区中的OBS的潜在波束集。
在以上示例性实施例中，基站被描述为发送多个定向波束。应当理解，数据可以经由多个波束基本上并行地发送。然而，在一些情况下，例如在使用混合(部分模拟和部分数字)波束成形的情况下，可能无法一次发送所有波束。应当理解，在这种情况下，可以使用被称为“波束扫描(beam sweeping)”(即，一次发送一个波束)的技术。
应当理解，代替网络(基站)基于来自移动装置的测量来决定OBS，移动装置可被配置成为其自己的OBS选择波束并且(除非另外配置否则)仅针对移动装置3为其OBS所选择的波束来报告信道状态信息(CSI)。在这种情况下，有益地，网络能够根据CSI报告中所包括的波束(波束ID)隐含地确定OBS。由于无论如何都可能需要针对OBS中的波束的CSI报告，因此该方法具有以下优点：当移动装置正更新其OBS时，无需附加的信令。
在以上示例性实施例中，基站使用3GPP无线通信(无线接入)技术来与移动装置进行通信。然而，可以根据以上实施例在基站和移动装置之间使用任何其它无线通信技术(即，WLAN、Wi-Fi、WiMAX、蓝牙等)。以上示例性实施例也适用于“非移动”或一般静止的用户设备。
在以上描述中，为了便于理解，移动装置和基站被描述为具有多个分立功能组件或模块。尽管针对例如修改了现有系统以实现本发明的特定应用，可以以这样的方式提供这些模块，但是在其它应用中(例如在从一开始就考虑到创造性特征所设计的系统中)，这些模块可以内置于整体操作系统或代码中，因而这些模块可以不被辨识为分立实体。
在以上示例性实施例中，描述了多个软件模块。如本领域技术人员将理解的，软件模块可以以编译或未编译的形式提供，并且可以作为信号通过计算机网络或者在记录介质上提供给基站、移动管理实体或移动装置。此外，可以使用一个或多个专用硬件电路来进行通过该软件的一部分或全部进行的功能。然而，软件模块的使用是优选的，因为它便于更新基站或移动装置以更新其功能。
各控制器可以包括任何合适形式的处理电路，其包括(但不限于)例如：一个或多个硬件实现计算机处理器；微处理器；中央处理单元(CPU)；算术逻辑单元(ALU)；输入/输出(IO)电路；内部存储器/高速缓存(程序和/或数据)；处理寄存器；通信总线(例如控制、数据和/或地址总线)；直接存储器接入(DMA)功能；以及/或者硬件或软件实现的计数器、指针和/或计时器等。
基站的控制器可以可操作地针对各通信装置控制相应操作波束集(OBS)，该OBS包括与该通信装置相关联的至少一个定向波束。
基站的收发器可以可操作地从至少一个通信装置接收针对经由各波束而发送的相应参考信号进行的测量的结果，并且控制器可以可操作地基于针对参考信号进行的测量的结果来确定所述OBS中的各波束。
基站的收发器可以可操作地从至少一个通信装置接收针对该至少一个通信装置的OBS中所包括的波束的OBS特定测量(例如，信道状态指示符测量即CSI测量)的结果。
基站的控制器可以可操作地基于以下各项至少之一来控制特定通信装置的切换：与该通信装置相关联的OBS以及波束特定参考信号。
基站的控制器可以可操作地基于以下各项至少之一来控制特定通信装置的协作多点(CoMP)发送/接收：与该通信装置相关联的OBS以及波束特定参考信号。
基站的收发器可以可操作地经由各波束来发送包括参考信号的相应控制信息。在这种情况下，经由各波束而发送的相应参考信号可以是波束特定参考信号。基站的收发器可被配置为使用预定义资源(例如，时间/频率资源)定期地在各波束中发送相应参考信号。预定义资源对特定波束而言可以是特定的。可选地，预定义资源对多个波束(例如，波束的子集或全部波束)而言可以是公共的。
经由各波束而发送的相应参考信号可以取决于相应波束标识符和与通信区域相关联的小区标识符，以及/或者用于经由各波束来发送相应参考信号的资源可以取决于相应波束标识符和与通信区域相关联的小区标识符。
基站的控制器可以可操作地控制与基站的通信区域相关联的波束配置，以及基站的收发器可以可操作地在通信区域内发送(例如，广播)与该通信区域相关联的波束配置。波束配置可以定义以下各项至少之一：通信区域中的波束的数量、通信区域中的波束图案、与各波束相关联的相应宽度、特定波束是开启还是关闭、用于在特定波束中发送参考信号(或参考信号的集合)的资源、被分配用于各波束的随机接入过程的资源。
基站的收发器可以可操作地使用各定向波束来通信相应波束特定系统信息。基站的收发器可以可操作地经由各波束来通信用于识别经由该波束的随机接入过程信令所用的资源的信息。基站的收发器可以可操作地通过至少一个波束从至少一个通信装置接收使用所识别的资源的随机接入过程信令。
基站的收发器可以可操作地使用与至少一个通信装置相关联的多个定向波束来对至少一个通信装置应用发送分集。在这种情况下，通信装置的处理器可以可操作地在对使用多个定向波束中的各定向波束所接收到的相应数据进行解码之前对所述数据进行组合。
基站的收发器可以可操作地使用与至少一个通信装置相关联的多个定向波束来发送对至少一个通信装置而言并非特定的信令(例如，RAR消息2和消息4、功率控制、以及/或者寻呼)。
基站可以包括用于形成多个定向波束的大规模天线。基站可以是下一代(NextGen或5G)无线接入网络的基站。
通信装置的控制器可以可操作地针对经由各波束而发送的相应参考信号进行测量，以及通信装置的收发器可以可操作地将测量的结果发送至基站。通信装置的控制器可以可操作地针对通信装置的OBS中所包括的波束进行测量(例如，信道状态指示符测量即CSI测量)，以及通信装置的收发器可以可操作地将测量的结果发送至基站。
通信装置的控制器可以可操作地基于以下各项至少之一来控制经由基站的协作多点(CoMP)发送/接收：与通信区域中的通信装置相关联的OBS以及波束特定参考信号。
各种其它修改对于本领域技术人员将是明显的，并且将不在此处进一步详细描述。
该申请基于并且要求提交于2016年8月12日的英国专利申请1613902.4的优先权的权益，上述文献的公开内容通过引用而全文并入于此。

Claims (35)

1.一种通信系统所用的基站，其中，所述基站包括：
控制器和收发器；
其中，所述控制器被配置为控制所述基站所服务的通信区域中的通信，其中所述通信区域由多个定向波束形成，所述多个定向波束各自覆盖所述基站所服务的所述通信区域的相应部分并且各自具有不同的相应波束标识符；以及
其中，所述收发器被配置为使用与至少一个通信装置相关联的至少一个定向波束，针对所述至少一个通信装置来通信控制信息。
2.根据权利要求1所述的基站，其中，所述控制器被配置为针对各通信装置控制相应的操作波束集即OBS，所述OBS包括与该通信装置相关联的至少一个定向波束。
3.根据权利要求2所述的基站，其中，所述收发器被配置为从至少一个通信装置接收针对经由各波束而发送的相应参考信号所进行的测量的结果，以及其中所述控制器被配置为基于针对所述参考信号所进行的测量的结果来确定所述OBS中的各波束。
4.根据权利要求3所述的基站，其中，所述收发器被配置为从至少一个通信装置接收针对该至少一个通信装置的OBS中所包括的波束的OBS特定测量(例如，信道状态指示符测量即CSI测量)的结果。
5.根据权利要求3或4所述的基站，其中，所述控制器被配置为基于以下各项至少之一来控制针对特定通信装置的切换：与该通信装置相关联的OBS；以及波束特定参考信号。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的基站，其中，所述控制器被配置为基于以下各项至少之一来控制针对特定通信装置的协作多点发送/接收即CoMP发送/接收：与该通信装置相关联的OBS；以及波束特定参考信号。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的基站，其中，所述收发器被配置为经由各波束来发送包括参考信号的相应控制信息。
8.根据权利要求7所述的基站，其中，经由各波束发送的相应参考信号是波束特定参考信号。
9.根据权利要求7或8所述的基站，其中，所述收发器被配置为使用预定义资源(例如，时间/频率资源)定期地在各波束中发送相应参考信号。
10.根据权利要求9所述的基站，其中，所述预定义资源对特定波束而言是特定的。
11.根据权利要求9所述的基站，其中，所述预定义资源对多个波束(例如，波束的子集或全部波束)而言是公共的。
12.根据权利要求3至11中任一项所述的基站，其中，经由各波束而发送的相应参考信号取决于相应波束标识符以及与所述通信区域相关联的小区标识符。
13.根据权利要求3至11中任一项所述的基站，其中，用于经由各波束来发送相应参考信号的资源取决于相应波束标识符以及与所述通信区域相关联的小区标识符。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的基站，其中，所述控制器能够操作以控制与所述基站的所述通信区域相关联的波束配置，以及其中所述收发器被配置为在所述通信区域内发送(例如，广播)与该通信区域相关联的波束配置。
15.根据权利要求14所述的基站，其中，所述波束配置定义以下各项至少之一：所述通信区域中的波束的数量；所述通信区域中的波束图案；与各波束相关联的相应宽度；特定波束是开启还是关闭；用于在特定波束中发送参考信号(或者参考信号的集合)的资源；被分配用于针对各波束的随机接入过程的资源。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的基站，其中，所述收发器被配置为使用各定向波束来通信相应的波束特定系统信息。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的基站，其中，所述收发器被配置为经由各波束来通信用于识别经由该波束的随机接入过程信令所用的资源的信息。
18.根据权利要求17所述的基站，其中，所述收发器被配置为经由至少一个波束从所述至少一个通信装置接收使用所识别出的资源的随机接入过程信令。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的基站，其中，所述收发器被配置为使用与所述至少一个通信装置相关联的多个定向波束来对所述至少一个通信装置应用发送分集。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的基站，其中，所述收发器被配置为使用与所述至少一个通信装置相关联的多个定向波束来发送对所述至少一个通信装置而言并非特定的信令(例如，RAR消息2和消息4、功率控制、以及/或者寻呼)。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的基站，包括用于形成多个定向波束的大规模天线。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的基站，包括下一代无线接入网络即NextGen无线接入网络的基站。
23.一种通信系统所用的通信装置，所述通信系统包括基站，所述基站服务多个定向波束所形成的通信区域，所述多个定向波束各自覆盖所述通信区域的相应部分并且各自具有不同的相应波束标识符，其中所述通信装置包括：
控制器和收发器；
其中，所述收发器被配置为使用与所述通信装置相关联的至少一个定向波束来从所述基站接收控制信息。
24.根据权利要求23所述的通信装置，其中，与所述通信装置相关联的至少一个定向波束形成与所述通信区域中的通信装置相关联的操作波束集即OBS的一部分。
25.根据权利要求24所述的通信装置，其中，所述控制器被配置为针对经由各波束而发送的相应参考信号进行测量，以及其中所述收发器被配置为将测量的结果发送至所述基站。
26.根据权利要求25所述的通信装置，其中，所述控制器被配置为针对所述通信装置的OBS中所包括的波束进行测量(例如，信道状态指示符测量即CSI测量)，以及其中所述收发器被配置为将测量的结果发送至所述基站。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的通信装置，其中，所述控制器能够操作以基于以下各项至少之一来控制经由所述基站的协作多点发送/接收即CoMP发送/接收：与所述通信区域中的通信装置相关联的OBS；以及波束特定参考信号。
28.根据权利要求23至27中任一项所述的通信装置，其中，所述收发器能够操作以经由各波束来接收包括参考信号的相应控制信息。
29.根据权利要求28所述的通信装置，其中，各波束中的相应参考信号取决于相应波束标识符以及与所述通信区域相关联的小区标识符。
30.根据权利要求28或29所述的通信装置，其中，用于经由各波束来接收相应参考信号的资源取决于相应波束标识符以及与所述通信区域相关联的小区标识符。
31.根据权利要求23至30中任一项所述的通信装置，其中，在所述基站使用发送分集来通信数据的情况下，所述控制器被配置为在对使用多个定向波束中的各定向波束所接收到的相应数据进行解码之前对所述数据进行组合。
32.一种系统，其包括根据权利要求1至22中任一项所述的基站以及根据权利要求23至31中任一项所述的通信装置。
33.一种通信系统中的基站所进行的方法，所述方法包括：
控制所述基站所服务的通信区域中的通信，其中所述通信区域由多个定向波束形成，所述多个定向波束各自覆盖所述基站所服务的所述通信区域的相应部分并且各自具有不同的相应波束标识符；以及
使用与至少一个通信装置相关联的至少一个定向波束，针对所述至少一个通信装置来通信控制信息。
34.一种通信系统中的通信装置所进行的方法，所述通信系统包括基站，所述基站服务多个定向波束所形成的通信区域，所述多个定向波束各自覆盖所述通信区域的相应部分并且各自具有不同的相应波束标识符，其中所述方法包括：
使用与所述通信装置相关联的至少一个定向波束来从所述基站接收控制信息。
35.一种计算机可实现指令产品，其包括用于使可编程通信装置进行根据权利要求33或34所述的方法的计算机可实现指令。
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