CN111052629B - 毫米波系统中的波束选择 - Google Patents

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Abstract

公开了一种适合毫米波(mmW)通信系统的波束选择方法和装置。在一个方面，用户设备(UE)可以执行波束扫描过程以从一个或多个gNB标识合适的下行链路波束候选。UE可以通过选择一些下行链路波束用于主动跟踪来生成波束列表。当波束列表上的波束变得不可用时，UE可以将波束列表上的可用波束的数量与阈值进行比较。如果可用波束的数量下降到阈值以下，则UE可以执行另一波束扫描过程。

Description

毫米波系统中的波束选择
相关申请的引用
本申请要求享受在2018年9月4日提交的名称为“BEAM SELECTION IN MILLIMETERWAVE SYSTEMS”的美国专利申请序列号16/121,199的利益，并要求享有在2017年9月11日提交的名称为“BEAM SELECTION IN MILLIMETER WAVE SYSTEMS”的美国专利申请序列号62/556,970的利益，上述申请的全部内容都以引用方式明确并入本文。
技术领域
下文概括而言涉及无线通信，更具体而言涉及在毫米波系统中的用户设备(UE)波束搜索和选择。
背景技术
广泛部署无线通信系统以提供各种类型的通信内容，例如语音、视频、分组数据、消息传递、广播等。这些系统能够通过共享可用系统资源(例如，时间、频率和功率)来支持与多个用户的通信。这种多址系统的示例包括码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、以及正交频分多址(OFDMA)系统(例如，长期演进(LTE)系统，或新无线电(NR)系统)。无线多址通信系统可以包括多个基站(例如，gNB、TRP、eNB)或其它网络接入网络节点，每个基站或网络接入网络节点同时支持多个通信设备的通信，这些通信设备可以被另称为用户设备(UE)。
在一些无线系统中，基站和UE可以使用定向传输(例如，波束)进行通信，其中可以使用一个或多个天线阵列来应用波束成形技术以在不同方向上生成波束。例如，基站可以使用发射波束在特定方向上向UE发送下行链路通信(例如，同步信号、信号、数据信号等)，并且UE可以接着在相反方向上的接收波束上接收下行链路通信。在非常高频的系统中，基站可以使用窄波束进行发送以克服路径损耗。UE能够在许多合适的类似下行波束上从一个或多个gNB接收。搜索和跟踪大量波束会增加复杂性，并消耗调制解调器和RF功率。因此，希望改进用于在波束成形的通信系统中的下行链路波束选择的技术。
发明内容
在mmW系统中的波束训练和波束选择很重要。波束训练过程需要时间、功率，并增加了调制解调器的复杂性。此外，波束训练可以揭示存在UE可用的许多合适的波束。在许多波束上进行跟踪、细化和报告也会增加时间、功率和调制解调器复杂性。
公开了用于执行波束搜索过程并生成用于进行跟踪的UE波束列表的各种方法和装置。一个方面的特征在于从波束训练过程生成的波束列表。波束列表包含UE可用于跟踪的波束(或波束对)。UE可以标识合适的波束以供使用，并且如果合适的波束的数量下降到阈值数量以下，则UE可以执行另一波束训练过程。其它方面包括以来自多个gNB的波束为特征的波束列表。在各个方面，可以使用各种不同的标准来选择被选择包含于波束列表中的波束。波束列表为UE提供了用于跟踪的波束(或波束对)。在波束阻挡或链路信号降级或中断的情况下，跟踪多个波束非常重要。
附图说明
图1示出了根据本公开的各方面的支持mmW波束选择的无线通信的系统的示例。
图2示出了根据本公开的各方面的支持mmW波束选择的无线通信系统的示例。
图3示出了根据本公开的各方面的支持mmW波束选择的无线通信系统的示例。
图4示出了相对于接收到的SNR阈值的可用于在服务小区中的UE的波束的数量的示例。
图5示出了随时间推移UE可能可用的波束列表上的有用波束的数量的示例。
图6是根据本公开的一方面的UE的框图。
图7示出了根据本公开的一方面的gNB的框图。
图8示出了UE中的mmW波束跟踪功能的示例性流程图。
图9示出了用于生成UE波束跟踪阈值的gNB功能的示例性流程图。
图10示出了UE中的mmW波束跟踪功能的示例性流程图。
图11示出了用于改变码本的gNB功能的示例性流程图。
具体实施方式
一些无线通信系统可以支持在基站与用户设备(UE)之间的波束成形传输。例如，一些系统可以在毫米波(mmW)频率范围内运行，例如28GHz、40GHz、60GHz等。在这些频率处的无线通信可能与增加的信号衰减(例如，路径损耗)相关联，这可能受到各种因素(例如，温度、气压、衍射等)的影响。结果，可以使用诸如波束成形之类的信号处理技术来相干地组合能量并克服这些频率处的路径损耗。无线设备可以使用与天线阵列相关联的多个天线端口(例如，1、2、4、8个天线端口)，以使用多个模拟权重因子在各个方向上形成波束。例如，当基站使用定向波束发送下行链路信号时，UE还可以将波束成形用于UE自身的定向接收波束(以及其用于向基站的上行链路传输的上行链路发射波束)。
gNB可以在不同方向的下行链路发射波束上发送SS块、CSI-RS信号或其它下行链路波束信号。SS块可以是主同步信号(PSS)、辅同步信号(SSS)和/或主广播信道信号(PBCH)的组合。PBCH中可能嵌入解调参考信号(DMRS)。随着时间的经过，发射波束可以覆盖小区的地理覆盖区域，从而允许小区内的UE与下行链路发射波束同步。
服务小区中的UE可以执行波束训练操作以确定与可以被接收和解码的不同下行链路波束相关联的同步信号。UE可以将这些波束视为将用于波束跟踪目的的波束列表的候选。该列表还可包含用于接收形成波束对的下行链路波束的接收波束。可以理解，在使一个或多个波束对不可用的阻塞事件的情况下，UE可能希望有具有多个波束对的波束列表用于跟踪。还可以理解，跟踪多个波束会增加复杂度、功率使用和调制解调器复杂度。因此，限制或主动地管理波束列表中的波束的数量可能很重要。波束列表可能会变化，并导致不同的操作特性。
此外，波束训练还增加了复杂度、功率使用和模式复杂度。因此，限制波束训练事件可能是有意义的。在一方面，仅当在波束列表中的有用波束的数量低于阈值时，服务小区中的UE才可以通过限制波束搜索并执行波束搜索来限制波束训练。该阈值可以由UE和/或gNB基于多种因素来确定。
在一些方面，UE可以将来自多个gNB的波束放在其波束列表上，以提供速率和空间分集。在一些方面，可以将波束列表上的服务小区波束限制为少量(例如1至3个波束)。例如，可以选择这些波束以对应于不同子阵列中的UE波束，指示与信道中的其它集群的对应关系。在一些方面，可以基于UE到发射波束的gNB的距离来生成波束列表。例如，UE可能偏爱到gNB的距离很短的波束，其中来自每个gNB的波束数量是距离的反函数。可以使用诸如三角测量的各种技术来估计距离。
也可以使用其它准则来填充或细化波束列表。例如，UE可能偏爱允许具有伪全向(PO)波束的检测和合理的解调性能的波束，其中伪全向(PO)波束允许UE节省功率。在一些方面，UE还可以请求gNB使用更粗糙的码本，从而降低UE功率要求和相邻信道泄漏率(ACLR)水平。
首先在无线通信系统的上下文中描述本公开的各方面。还提供了描述各种发送和接收波束配置的示例，针对波束配置，可以使用一个或多个RACH波束发送计数器应用有效的发送功率控制。通过与在随机接入过程期间的上行链路发射功率控制相关的装置图、系统图和流程图来进一步示出和描述本公开的各方面。
图1示出了根据本公开的各个方面的无线通信系统100的示例。无线通信系统100包括基站105、UE 115和核心网130。在一些示例中，无线通信系统100可以是长期演进(LTE)、高级LTE(LTE-A)网络或新无线电(NR)网络。在一些情况下，无线通信系统100可以支持增强的宽带通信、超可靠(例如，关键任务)通信、低延时通信以及与低成本和低复杂度设备的通信。无线通信系统100可以支持使用波束训练过程，该过程允许UE 115确定可以与一个或多个UE波束配对的gNB 105波束。UE 115可以选择这些波束对中的一些波束对包含于波束列表中。
基站105可以经由一个或多个基站天线与UE 115进行无线通信。每个基站105可以为分别的地理覆盖区域110提供通信覆盖。在无线通信系统100中示出的通信链路125可以包括从UE 115到基站105的上行链路传输，或者从基站105到UE 115的下行链路传输。根据各种技术，控制信息和数据可以在上行链路信道或下行链路上复用。例如，可以使用时分复用(TDM)技术、频分复用(FDM)技术或混合TDM-FDM技术在下行链路信道上复用控制信息和数据。在一些示例中，在下行链路信道的传输时间间隔(TTI)期间发送的控制信息可以以级联方式分布在不同的控制区域之间(例如，在公共控制区域和一个或多个特定于UE的控制区域之间)。
UE 115可以分散在整个无线通信系统100中，并且每个UE 115可以是固定的或移动的。UE 115还可以被称为移动站、订户站、移动单元、订户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动订户站、接入终端、移动终端、无线终端、远程终端、手机、用户代理、移动客户端、客户端或一些其它合适的术语。UE 115还可以是蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、无线调制解调器、无线通信设备、手持设备、平板计算机、膝上型计算机、无绳电话、个人电子设备、手持设备、个人计算机、无线本地环路(WLL)站、物联网(IoT)设备、万物互联(IoE)设备、机器类型通信(MTC)设备、家电、汽车等。
在一些情况下，UE 115还能够与其它UE直接通信(例如，使用对等(P2P)或设备对设备(D2D)协议)。利用D2D通信的一组UE 115中的一个或多个UE可以在小区的覆盖区域110内。这样的组中的其它UE 115可能在小区的覆盖区域110外部，或者不能接收来自基站105的传输。在一些情况下，经由D2D通信进行通信的UE 115的组可以利用一对多(1:M)系统，其中每个UE 115向组中的每个其它UE 115发送。在一些情况下，基站105促进用于D2D通信的资源的调度。在其它情况下，独立于基站105执行D2D通信。
一些UE 115(例如MTC或IoT设备)可以是低成本或低复杂度的设备，并且可以提供机器之间的自动通信，即机器对机器(M2M)通信。M2M或MTC可以指的是数据通信技术，它允许设备彼此通信或与基站通信而无需人工干预。例如，M2M或MTC可以指来自集成了传感器或仪表以测量或捕获信息并将该信息中继到中央服务器或应用程序的设备的通信，该中央服务器或应用程序可以利用该信息或将该信息呈现给与该程序或应用交互的人。一些UE115可以被设计为收集信息或实现机器的自动行为。MTC设备的应用的示例包括智能计量，库存监测，水位监测，设备监测，医疗监测，野生生物监测，天气和地质事件监测，车队管理和跟踪，远程安全感测，物理接入控制，以及基于事务的业务收费。
在一些情况下，MTC设备可以使用半双工(单向)通信以降低的峰值速率操作。MTC设备还可以被配置为在不参与活动通信时进入省电的“深度睡眠”模式。在一些情况下，MTC或IoT设备可以被设计为支持关键任务功能，并且无线通信系统可以被配置为提供用于这些功能的超可靠通信。
基站105可以与核心网130通信并彼此通信。例如，基站105可以通过回程链路132(例如，S1等)与核心网130接口。基站105可以直接或间接地(例如，通过核心网130)通过回程链路134(例如，X2等)彼此通信。基站105可以执行用于与UE 115进行通信的无线配置和调度，或者可以在基站控制器(未示出)的控制下进行操作。在一些示例中，基站105可以是宏小区、小型小区、热点等。基站105也可以称为gNB 105。
基站105可以通过S1接口连接到核心网130。核心网可以是演进分组核心(EPC)，其可以包括至少一个移动性管理实体(MME)、至少一个服务网关(S-GW)以及至少一个分组数据网络(PDN)网关(P-GW)。MME可以是处理在UE 115和EPC之间的信令的控制节点。所有的用户互联网协议(IP)分组可以通过S-GW传输，该S-GW本身可以连接到P-GW。P-GW可以提供IP地址分配以及其它功能。P-GW可以连接到网络运营商IP服务。运营商IP服务可以包括互联网、内联网、IP多媒体子系统(IMS)以及分组交换(PS)流服务。
核心网130可以提供用户认证、访问授权、跟踪、互联网协议(IP)连接以及其它接入、路由或移动功能。至少一些网络设备(例如基站105)可以包括诸如接入网实体之类的子组件，其可以是接入节点控制器(ANC)的示例。每个接入网实体可以通过多个其它接入网传输实体与多个UE 115通信，所述其它接入网传输实体中的每一个实体可以是智能无线电头端或发送/接收点(TRP)的示例。在一些配置中，每个接入网实体或基站105的各种功能可以跨各种网络设备(例如，无线电头端和接入网控制器)分布，或者合并到单个网络设备(例如，基站105)中。
无线通信系统100可以使用从700MHz到2600MHz(2.6GHz)的频带在超高频(UHF)频率区域内操作，但是一些网络(例如，无线局域网(WLAN))可以使用高达5GHz的频率。该区域还可以称为分米带，因为波长范围的长度从大约一分米到一米。UHF波主要通过视线传播，并且可能被建筑物和环境特征阻挡。然而，波可以充分地穿透墙壁以向位于室内的UE 115提供服务。与使用频谱的高频(HF)或甚高频(VHF)部分的较小频率(和较长波长)的传输相比，UHF波的传输的特征在于较小的天线和较短的范围(例如，小于100km)。在一些情况下，无线通信系统100还可以使用频谱的极高频(EHF)部分(例如，从30GHz至300GHz)。该区域还可以称为毫米频带，因为波长的长度范围从大约一毫米到一厘米。因此，EHF天线可能比UHF天线更小且间隔更近。在一些情况下，这可以促进UE 115内的天线阵列的使用(例如，用于定向波束成形)。然而，与UHF传输相比，EHF传输可能会遭受更大的大气衰减和更短的范围。
无线通信系统100可以支持在UE 115和基站105之间的mmW通信。在mmW或EHF频带中操作的设备可以具有多个天线以允许波束成形。也就是说，基站105可以使用多个天线或天线阵列来进行用于与UE 115的定向通信的波束成形操作。波束成形(也可以称为空间滤波或定向传输)是可以在发射机(例如，基站105)处使用的信号处理技术，以在目标接收机(例如，UE 115)的方向上对整个天线波束进行整形或操纵。这可以通过以以下这样的方式组合天线阵列中的元件来实现：以特定角度发射的信号经历相长干涉，而其它信号经历相消干涉。
多输入多输出(MIMO)无线系统使用在发射机(例如，基站105)和接收机(例如，UE115)之间的传输方案，其中发射机和接收机两者都配备有多个天线。无线通信系统100的一些部分可以使用波束成形。例如，基站105可以具有天线阵列，该天线阵列具有多行和多列的天线端口，基站105可以在其与UE 115的通信中用于波束成形。信号可以在不同方向上多次发送(例如，每个传输可以不同地进行波束成形)。mmW接收机(例如，UE 115)可以在接收同步信号的同时尝试多个波束(例如，天线子阵列)。
在一些情况下，基站105或UE 115的天线可以位于一个或多个天线阵列内，这可以支持波束成形或MIMO操作。一个或多个基站天线或天线阵列可以并置在诸如天线塔的天线组件处。在一些情况下，与基站105相关联的天线或天线阵列可以位于不同的地理位置。基站105可以多次使用天线或天线阵列来进行波束成形操作以用于与UE 115的定向通信。
在一些情况下，无线通信系统100可以是根据分组协议栈进行操作的基于分组的网络。在用户平面中，在承载或分组数据汇聚协议(PDCP)层的通信可以是基于IP的。在一些情况下，无线链路控制(RLC)层可以执行分组分段和重组以通过逻辑信道进行通信。介质访问控制(MAC)层可以执行逻辑信道到传输信道的优先级处理和复用。MAC层还可以使用混合自动重传请求(HARQ)来在MAC层提供重传以提高链路效率。在控制平面中，无线资源控制(RRC)协议层可以提供在UE 115与支持用户平面数据的无线电承载的网络设备或核心网130之间的RRC连接的建立、配置和维护。在物理(PHY)层，传输信道可以映射到物理信道。
无线通信系统100可以支持在多个小区或载波上的操作，该特征可以被称为载波聚合(CA)或多载波操作。载波也可以被称为分量载波(CC)、层、信道等。术语“载波”、“分量载波”、“小区”和“信道”在本文中可以互换使用。UE 115可以被配置有用于载波聚合的多个下行链路CC和一个或多个上行链路CC。载波聚合可以与FDD和TDD分量载波一起使用。
在一些情况下，无线通信系统100可以利用增强型分量载波(eCC)。eCC可能由一个或多个特征表征，包括：更宽的带宽，更短的符号持续时间，更短的TTI，以及修改后的控制信道配置。在一些情况下，eCC可以与载波聚合配置或双连接配置相关联(例如，当多个服务小区具有次优或非理想的回程链路时)。还可以将eCC配置为在非许可频谱或共享频谱中使用(在允许一个以上运营商使用频谱的情况)。以宽带宽为特征的eCC可以包括由不能监测整个载波带宽或优选使用有限的载波带宽(例如，以节省电力)的UE 115使用的一个或多个段。
在一些情况下，eCC可以利用与其它CC不同的符号持续时间，这可以包括与其它CC的符号持续时间相比使用减少的符号持续时间。较短的符号持续时间可以与子载波间隔增加相关联。利用eCC的设备(例如UE115或基站105)可以在减少的符号持续时间(例如16.67微秒)发送宽带信号(例如，20、40、60、80MHz等)。eCC中的TTI可以包含一个或多个符号周期。在一些情况下，TTI持续时间(也就是TTI中的符号数量)是可变的。
共享射频谱带可以用于NR共享频谱系统。例如，NR共享系统可以利用许可、共享和非许可频谱的任何组合等。eCC符号持续时间和子载波间隔的灵活性可以允许跨多个频谱使用eCC。在一些示例中，NR共享频谱可以提高频谱利用和频谱效率，特别是通过动态垂直(例如，跨频域)和水平(例如，跨时域)共享资源。
在一些情况下，无线通信系统100可以利用许可的和非许可的射频谱频带。例如，无线通信系统100可以在诸如5Ghz工业、科学和医学(ISM)频带的非许可频带中采用LTE许可辅助接入(LTE-LAA)或LTE非许可(LTE U)无线电接入技术或NR技术。当在未许可的射频频谱带中操作时，诸如基站105和UE 115之类的无线设备可以采用先听后讲(LBT)过程来确保在发送数据之前信道是清除的。在一些情况下，非许可频带中的操作可以基于CA配置结合在许可频带中操作的CC。在非许可频谱中的操作可以包括下行链路传输、上行链路传输或两者。在非许可频谱中的双工可以基于频分双工(FDD)、时分双工(TDD)或两者的组合。
尝试接入无线网络的UE 115可以通过检测来自基站105的主同步信号(PSS)来执行初始小区搜索。PSS可以支持对时隙定时的同步并且可以指示物理层标识值。UE 115然后可以接收辅同步信号(SSS)。SSS可以支持无线帧同步，并且可以提供小区标识值，该小区标识值可以与物理层标识值组合以标识小区。SSS还可以支持检测双工模式和循环前缀长度。在接收到PSS和SSS之后，UE 115可以接收主信息块(MIB)，该MIB可以由基站105在物理广播信道(PBCH)中发送。MIB可以包含系统带宽信息、系统帧号(SFN)和物理HARQ指示符信道(PHICH)配置。
在对MIB进行解码之后，UE 115可以接收一个或多个系统信息块(SIB)。例如，SIB1可以包含小区接入参数和针对其它SIB的调度信息。例如，SIB1接入信息包括小区标识信息，并且SIB1可以指示是否允许UE115驻留在覆盖区域110上。SIB1还包括小区选择信息(或小区选择参数)和针对其它SIB(例如SIB2)的调度信息。对SIB1进行解码可以使UE 115能够接收SIB2，其中SIB2可以包含与随机接入信道(RACH)过程、寻呼、物理上行链路控制信道(PUCCH)、物理上行链路共享信道(PUSCH)、功率控制、探测参考信号(SRS)和小区屏蔽有关的无线资源控制(RRC)配置信息。可以根据所传达的系统信息的类型来定义不同的SIB。在一些情况下，可以根据SIB1中的信息来动态地调度SIB2，并且SIB2包括与公共和共享信道有关的接入信息和参数。
在UE 115对SIB2进行解码之后，UE 115可以将RACH前导码发送到基站105。例如，可以从64个预定序列的集合中随机选择RACH前导码。这可以使基站105能够在试图同时接入系统的多个UE 115之间进行区分。基站105可以用随机接入响应来进行响应，该随机接入响应提供上行链路资源授权、定时提前和临时小区无线网临时标识符(C-RNTI)。然后，UE115可以将RRC连接请求连同临时移动订户身份(TMSI)(例如，如果UE 115先前已经连接到同一无线网络)或随机标识符一起发送。RRC连接请求还可以指示UE 115连接到网络的原因(例如，紧急情况、信令、数据交换等)。基站105可以用寻址到UE 115的竞争解决消息来响应连接请求，这可以提供新的C-RNTI。如果UE 115接收到具有正确标识的竞争解决消息，则其可以继续进行RRC设置。如果UE 115没有接收到竞争解决消息(例如，如果与另一UE 115存在冲突)，则UE 115可以通过发送新的RACH前导码来重复RACH过程。
无线通信系统100中的无线设备可以根据某个链路预算来发送传输。链路预算可以考虑到UE 115与基站105之间的允许的信号衰减，以及UE115和基站105处的天线增益。因此，链路预算可以提供例如针对无线通信系统100内的各种无线设备的最大发射功率。在一些情况下，UE 115可以与服务基站105协调发射功率以减轻干扰、提高上行链路数据速率并延长电池寿命。
上行链路功率控制可以包括开环和闭环机制的组合。在开环功率控制中，UE发射功率可以取决于下行链路路径损耗和信道配置的估计。在闭环功率控制中，网络可以使用显式功率控制命令来直接控制UE发射功率。开环功率控制可以用于初始接入，例如由UE115进行的物理随机接入信道(PRACH)的传输，而开环和闭环控制都可以用于上行链路控制和数据传输。UE 115可以使用考虑以下各项的算法来确定功率：最大传输功率限制、目标基站接收功率、路径损耗、调制和编码方案(MCS)、用于传输的资源数量以及所传输数据的格式(例如，物理上行链路控制信道(PUCCH)格式)。基站105可以使用发射功率命令(TPC)消息来进行功率调整，该消息可以适当地递增地调整UE 115的发射功率。
图2示出了根据本公开的各个方面的支持mmW波束选择的无线通信系统200的示例。在一些示例中，无线通信系统200可以实现无线通信系统100的各方面。例如，无线通信系统可以包括基站105-a和UE 115-a，其可以是参考图1描述的对应设备的示例。无线通信系统200可以支持基于阵列增益的波束选择，以在UE 115-a处发送和接收波束，从而实现用于发送随机接入传输的有效功率调整技术。
无线通信系统200可以支持在基站105-a和UE 115-a之间的波束成形传输。例如，无线通信系统200可以使用多个通信波束(例如，在mmW频率范围内)进行操作。结果，诸如波束成形的信号处理技术可以用于相干地组合能量，并且例如克服路径损耗。通过示例，基站105-a可以利用多个天线，并且每个天线可以发送(或接收)信号的相位移动版本，使得相移版本在某些区域中相长地干涉，而在其它区域中相消地干涉。可以将权重应用于各种相移版本，例如，以便在期望的方向上引导传输。这种技术(或类似技术)可用于增加基站105-a的小区覆盖区域110-a，或以其它方式使无线通信系统200受益。
基站105-a可以包括用于通信的下行链路波束205，并且UE 115-a还可以包括用于发送和接收同步信号的接收波束210。波束205和波束210还可以表示可以在其上发送和/或接收数据(或控制信息)的定向波束的示例。因此，每个波束205可以从基站105-a指向覆盖区域110-a的不同区域，并且在一些情况下，波束205和210中的两个或更多波束可以重叠。波束205和210也可以同时或在不同时间使用。
在一些情况下，在用于接收下行链路传输的波束210(例如，UE接收波束210-a)和用于发送上行链路传输的波束210(例如，UE传输波束210-b)之间可能存在映射。例如，基站105-a可以使用波束205-a发送下行链路传输，并且UE 115-a可以使用下行链路接收波束210-b接收下行链路传输。基于将接收波束210-a用于下行链路传输，UE 115-a然后可以映射对应的上行链路发射波束210-b以用于向基站105-a发送上行链路传输，由此创建波束对。在这种情况下，可以说UE 115-a具有波束对应关系。在其它情况下，UE 115-a可能没有波束对应关系。例如，基站105-a可以使用波束205-a发送下行链路传输，并且UE 115-a可以在例如对应于接收波束210-a的一个或多个旁瓣上或者在接收波束210-b上接收下行链路传输。然后，UE 115-a可以在发送上行链路传输时使用另一波束210，该另一波束210可能不对应于(即，不存在映射)下行链路接收波束210-a。在这样的情况下，UE 115-a可能无法基于下行链路传输的到达角度或基于在与接收波束210-a不同的方向上接收到的下行链路传输来确定波束对。
可以使用系统性的搜索过程来识别波束、发射波束和接收波束对。基站105-a可以在不同的下行链路波束上以块来发送同步信号(SS)。同步信号可以例如在发射波束205-a上发送，随后在发射波束205-b上发送，随后在发射波束205-c上发送，然后在发射波束305-d上发送，依此类推，直到所有SS块被发送为止。UE 115-a还可以在不同的接收波束上监测下行链路波束。例如，UE可以尝试在接收波束210-a上接收SS发射波束，随后在接收波束210-b上接收，随后在接收波束210-c上接收，随后在接收波束210-d上接收。UE可以解码接收到的SS信号，并确定信号与干扰加噪声比(SINR)。可以例如通过确定哪些波束对具有适合或有助于通信的SINR，来生成波束列表并将其存储在存储器中。
在一个方面，对应于由基站105-a使用的不同下行链路波束的SS块可以是用于0-3GHz传输的4个SS块，用于3-6GHz传输的8个SS块，以及用于6GHz以及更高传输的64个SS块。
图3示出了根据本公开的各方面的支持mmW波束选择的无线通信系统300的示例。在该示例中，UE 115-a在小区覆盖区域110-a中，可以将110-a视为服务于UE的小区。UE115-a还能够从具有不同小区覆盖区域110-b的基站105-b接收下行链路信号。在该示例中，可以使用系统性搜索来确定来自gNB 105-a和gNB 105-b的可以被放在波束列表中的波束。在这种情况下，UE 115-a将监测来自gNB 105-a和gNB 105-b两者的同步块。在一个方面，每个gNB可以贯穿其所有发射波束，并且UE可以扫描通过每个接收波束以标识合适的波束对以用于可能包含于波束列表中。在各个方面，gNB 105-a和gNB 105-b可以同时发送它们的SS块。在该示例中，gNB 105-a和gNB 105-b同时在其对应的波束中的每个波束上发送SS块。UE 115-a可以递增地扫描通过每个接收波束以搜索SS信号。然后，UE可以根据一个或多个标准来选择合适的波束对，以将其放在波束列表上。
gNB 105-a和gNB 105-b可以例如在与在方位角上覆盖它们分别的小区覆盖区域110的下行链路波束(未示出所有下行链路波束)相关联的64个SS块上进行发送。gNB 105-a可以发送每个SS块，包括与所示的四个连续发射波束(发射波束305-a、发射波束305-b、发射波束305-c和发射波束305-d)相关联的四个SS块。同时，gNB 105-b可以发送每个对应的SS块，包括与所示的四个连续发射波束(发射波束306-a、306-b、306-c、306-d)相关联的四个SS块。UE 115-a可以扫描通过其接收波束(未示出所有接收波束)，包括所示的四个连续接收波束(接收波束210-a、210-b、210-c和210-d)。然后，UE可以确定应将哪些波束放在波束列表中。
在一个方面，UE可以选择在波束列表中不包括来自gNB 105-a的任何波束，因为gNB 105-a是服务小区gNB。可以选择来自gNB-b的波束以包含于波束列表中，因为它们对应于环境中的不同集群，从而提供了速率和分集改善。在另一方面，UE可以选择在波束列表中包括来自服务小区110-a的少量波束(例如1、2或3个波束)。可以选择波束以对应于不同的子阵列，由此指示与信道中的其它集群的对应关系。
在另一方面，UE可以基于gNB-a 105a和gNB 105-b分别到UE的距离来管理来自gNB-a 105a和gNB 105-b的候选波束的数量。波束管理可以包括限制波束的范围。这些距离可以通过三角测量或其它方法来估计。然后，UE可以确定要放在波束列表上的gNB-a波束的数量和gNB-b波束的数量，作为它们分别与UE的距离的反函数。
在另一方面，如果gNB波束允许使用UE PO波束进行数据检测和合理的解调性能，则可以选择将gNB波束包含于波束列表上。与较窄的UE波束相比，PO波束可以允许UE消耗更少的功率。在另一方面，UE可以请求gNB 105-a或gNB 105-b使用较粗糙的码本。这可以帮助减少UE能量消耗和ACLR水平。
还应当理解，可以使用各种不同的标准来选择被选择包含于波束列表中的波束。可以使用的其它标准包括参考信号接收功率(RSRP)、参考信号接收质量(RSRQ)、接收信号强度指示(RSSI)和/或信噪比(SNR)。
图4示出了曲线图400，其示出了在示例性环境中相对于接收到的SNR阈值的在服务小区中的UE可用的波束的数量的模型。在这种情况下，具有16个SS训练波束的16x4 gNB阵列。假设UE使用PO接收波束。使用5G新无线电信道模型的57扇区模型被用于生成曲线图400。
返回参考图1，曲线图400统计地示出了来自单个gNB 105-a的单个服务小区覆盖区域110-a中的UE 115-a可能可用的SS波束的数量。示出了在各种SINR阈值420以上可以接收的SS波束的数量的累积分布函数410(即，-5dB、-10dB、-15dB和-20dB)。从曲线图400显而易见的是，单个小区覆盖区域110-a中的许多UE 115可能具有大量的波束，这些波束可能适合于跟踪和在阻塞的情况下使用。例如，在没有UE侧波束成形的情况下，-15dB PO SINR阈值(在UE波束成形情况下的-6dB)，则超过百分之七十五的UE将具有多于30个有用波束。这是要跟踪的大量波束，需要大量的调制解调器和RF功率。因此，可以理解的是，在许多情况下，UE可能只希望选择这些波束的子集用于后续跟踪和使用。
图5示出了在时间511上在波束列表上的对UE可能可用的有用波束的数量的示例简档500。在该示例中，可能已经使用波束训练过程生成了波束列表。UE可以通过例如选择具有最大SINR的波束来选择四个波束包含于波束列表中。波束列表最初可以具有四个波束，该四个波束随后在第一时间间隔512期间由UE主动跟踪。在第一时间间隔512期间，波束之一可以被阻挡或者以其它方式变得无用。然后，UE可以在第二时间间隔514期间具有三个合适的波束可用。仍在跟踪波束列表上的波束的UE可以辨别出在第一时间间隔512期间被阻挡的一个波束再次可用。因此，当在第三时间间隔516期间进行跟踪时，UE将具有四个合适的波束可用。再次，波束列表上的单个波束可以被阻挡，并且在第四时间间隔518期间UE将具有三个波束可用。然后，第二波束可能被阻挡，并且在第五时间间隔520期间UE将仅具有两个合适的波束可用。最后，第三波束可能被阻挡，而在第六时间间隔522期间仅留下单个合适的波束可用。
可以理解，随着合适波束的数量变少，进行另一波束训练过程并生成另一波束列表可能是有益的。在一个方面，阈值用于确定何时进行另一波束训练过程。例如，当波束列表中的有用波束的数量低于二时，UE可以执行另一波束训练过程。在该示例中，UE将在第六跟踪间隔522期间开始波束训练。可以进行多次波束训练以确保在列表上保持有最小数量的波束。
在各个方面，阈值可以由UE确定。UE可以基于许多因素来设置阈值，这些因素包括小区中活动UE的数量、由gNB确定的UE移动性、由gNB服务的小区的几何形状、或默认参数。在其它方面，gNB可以确定阈值或将用于确定阈值的信息传送给UE。例如，这可以包括小区中的活动UE的数量、由gNB确定的UE移动性、由gNB服务的小区的几何形状、或默认参数。
图6是根据本公开的一方面的UE 602的框图600。发射机604耦合到波束跟踪器606和接收机610。波束跟踪器606被配置为生成波束列表608。
接收机610可以从一个或多个gNB接收一个或多个SS块。接收机610可以系统性地扫描通过多个接收波束并对序列进行解码。接收机还可以确定SINR比。与SS块相关联的波束和接收波束形成波束对。波束跟踪器606确定应将哪些波束对放在波束列表608上以进行后续的跟踪细化和报告。波束跟踪器606可以基于各种标准来确定将哪些波束放在波束列表上。该标准可以由UE确定或通过从gNB接收到的信息来确定。波束跟踪器可以将发射机604用于向gNB报告信息或用于发出请求，例如对使用较粗略的码本的请求。
图7示出了根据本公开的一方面的gNB 702的框图700。发射机704耦合到阈值确定器706。阈值确定器706耦合到接收机708。
发射机704被配置为在对应的下行链路发射波束中发送SS块。发射机704可以在其覆盖区域上周期性地发送这些SS以生成下行链路波束扫描，从而允许UE确定用于接收gNB传输的合适的下行链路波束。gNB 706还可以以阈值确定器为特征，该阈值确定器将关于确定UE可以跟踪的合适波束的最小数量的信息提供给UE，而无需执行新的波束搜索过程。接收机708还可以接收来自一个或多个UE的请求，例如对使用较粗糙码本的请求。
图8示出了UE中的mmW波束跟踪功能的示例性流程图。UE可以执行波束训练802以确定UE可以接收与下行链路发射波束相对应的哪些SS块。UE可以使用PO波束，或者可以序列通过定向接收波束。下行链路发射波束和接收波束形成波束对。在一个方面，当gNB在其每个下行链路波束上连续发送时，UE可以在一个定向接收波束上监听。然后，当gNB在其每个下行链路波束上发送时，UE可以切换到另一定向接收波束。然后，UE可以切换到下一定向接收波束，并连续重复进行，直到所有接收波束都被扫描为止。
然后，UE可以生成波束列表804。UE可以基于各种标准来为波束列表选择波束。SINR可以是标准之一，其中UE不在波束列表804上包括具有低SINR的波束。如先前论述的其它标准可以用于确定是否将波束放在波束列表上(例如，参考信号接收功率(RSRP)、参考信号接收质量(RSRQ)、接收信号强度指示(RSSI)和/或信噪比(SNR))。
UE还可以针对它应该可用的合适波束的最小数量确定阈值806。该阈值可以基于移动性测量、局部几何形状、环境信息、传感器反馈、RF功耗和/或热过冲(overshoot)，等等。UE还可以从服务小区接收关于阈值的信息。该信息可能包括阈值、小区中活动UE的数量、由gNB确定的UE移动性、由gNB服务的小区的几何形状、和/或默认参数等。
然后，UE可以在波束列表808上跟踪波束。跟踪可以包括波束细化和报告。如果用于通信的一个或多个波束被阻挡或变得不可用，则通过跟踪多个波束，UE能够快速转换到合适的波束。
UE还可以确定波束列表上的有用波束810的数量。随着波束列表上的波束被阻挡或不可用，如果它们再次变得可用，则UE可以继续跟踪它们。只要阈值数量的波束仍然可用，UE就可以继续跟踪在波束列表上的波束。
UE还可以确定有用波束的数量是否大于阈值812。如果否，则流程返回到波束训练802，使得UE可以生成新的波束列表。UE可以连续地或周期性地执行该步骤。
图9示出了用于生成UE波束跟踪阈值的gNB功能的示例性流程图。gNB可以完全确定UE应当用于波束跟踪目的的阈值902。该阈值可以是在阻挡的情况下或在当前链路变得不可用的情况下UE应当具有的可用的合适波束的最小数量。在其它方面，gNB不计算阈值，而是向UE提供有助于确定阈值的信息。gNB(或UE)用于计算阈值的一些信息可能是小区中活动UE的数量、由gNB确定的UE移动性、由gNB服务的小区的几何形状、或默认参数。
最后，gNB可以将阈值或关于阈值的信息发送给UE 904。
图10示出了UE中的mmW波束跟踪功能的示例性流程图。UE可以执行波束训练1002。在一个方面，多个gNB同时发送它们对应于下行链路波束的SS块。UE可以使用PO波束，或者可以排序通过定向接收波束。下行链路发射波束和接收波束形成波束对。UE可以对波束上的符号序列进行解码以确定SINR。
在一个方面，当gNB在其每个下行链路波束上连续发送时，UE可以监听一个定向接收波束。然后，当gNB在其每个下行链路波束上发送时，UE可以切换到另一定向接收波束。然后，UE可以切换到定向接收波束，并连续重复直到各接收波束已被扫描。
UE然后可以确定有用波束1004。有用波束可以来自一个或多个gNB。有用波束可以是具有高于最小阈值的SINR的波束。
然后，UE可以生成由可以用于通信的有用波束组成的波束列表1008。为波束列表选择的波束可以基于一个或多个标准。在一些方面，UE可以将来自多个gNB的波束放在其波束列表上，以提供速率和空间分集。在一些方面，可以将波束列表上的服务小区波束限制为少量(例如1至3个波束)。例如，可以选择这些波束以对应于不同子阵列中的UE波束，指示与信道中的其它集群的对应关系。在一些方面，可以基于UE到发射波束的gNB的距离来生成波束列表。例如，UE可能偏爱到gNB的距离很短的波束，其中来自每个gNB的波束数量是距离的反函数。诸如三角测量的各种技术可以用于估计距离。
波束列表还可以使用其它标准来填充。例如，UE可以偏爱允许具有伪全向(PO)波束的检测和合理解调性能的波束，而伪全向(PO)波束允许UE节省功率。
UE可以随后跟踪在波束列表1010上的波束。跟踪可以包括波束细化和报告。如果用于通信的一个或多个波束被阻挡或变得不可用，则通过跟踪多个波束，UE能够快速转换到合适的波束。
在一些方面，UE还可以请求gNB使用更粗糙的码本，从而降低UE功率要求和相邻信道泄漏率(ACLR)水平。
然后，UE可以确定是否存在足够的合适的波束可用于每个gNB 1012。如果存在，则gNB可以继续跟踪波束。如果否，则流程返回到波束训练1002，以允许gNB生成新的波束列表1008。
图11示出了用于接收对改变SS码本的请求的gNB功能的示例性流程图。gNB可以从一个或多个UE接收码本改变请求1102。码本改变请求可能指示UE希望gNB使用更粗糙的码本进行发送，从而允许UE用PO波束或节省能量的较宽的波束进行接收。gNB接着可以响应于该请求而改变码本1104。
本文结合附图阐述的描述描述了示例性配置，并不代表可以实现的或者在权利要求的范围内的所有示例。本文使用的术语“示例性”意味着“用作示例、实例或说明”，而不是“优选的”或“优于其它示例”。详细描述包括用于提供对所描述的技术的理解的具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些技术。在一些实例中，以框图形式示出了公知的结构和设备，以避免模糊所描述的示例的概念。
在附图中，类似的组件或特征可以具有相同的参考标记。此外，相同类型的各种组件可以通过参考标记后跟随短划线和区分相似组件的第二标记来区分。如果在说明书中仅使用第一参考标记，则该描述适用于具有相同第一参考标记的任何一个类似组件，而与第二参考标记无关。
可以使用各种不同技术和方法中的任何一种来表示本文描述的信息和信号。例如，在贯穿上述描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和芯片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。
用于执行本文所述功能的通用处理器、DSP、ASIC、FPGA或其它可编程逻辑设备、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或者其任意组合，可以实现或执行结合本公开所描述的各种示例性的框和模块。通用处理器可以是微处理器，但在替代例中，处理器可以是任何常规的处理器、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核心的结合，或者任何其它这种配置)。
本文所述功能可以实现于硬件、处理器执行的软件、固件或其任意组合中。当实现于由处理器执行的软件中时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。其它示例和实现方式在本公开和所附权利要求的范围内。例如，由于软件的性质，可以使用由处理器执行的软件、硬件、固件、硬连线或这些中的任何组合来实现上述功能。实现功能的特征也可以物理地位于各种位置，包括被分布使得功能的各部分在不同的物理位置处实现。另外，如本文所使用的，包括权利要求中，在项目列表(例如，以诸如“中的至少一个”或“中的一个或多个”的短语结尾的项目列表)中使用的“或”表示包含性列表，使得例如A、B或C中的至少一个的列表表示A或B或C或AB或AC或BC或ABC(即，A和B和C)。而且，如本文所使用的，短语“基于”不应被解释为对封闭条件集的引用。例如，在不背离本公开的范围的情况下，被描述为“基于条件A”的示例性步骤可以基于条件A和条件B两者。换句话说，如本文所使用的，短语“基于”应以与短语“至少部分地基于”相同的方式来解释。
计算机可读介质包括非暂时性的计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。非暂时性存储介质可以是由通用计算机或专用计算机能够存取的任何可用介质。通过示例而非限制的方式，非暂时性计算机可读介质可以包括RAM、ROM、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、压缩盘(CD)ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码单元并能够由通用计算机或专用计算机或通用处理器或专用处理器存取的任何其它介质。此外，任何连接可以适当地称为计算机可读介质。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)或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术从网站、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或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。如本文所使用的，磁盘(disk)和光盘(disc)包括CD、激光光盘、光盘、数字通用光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。上面的组合也应当包括在计算机可读介质的保护范围之内。
提供本文的描述以使本领域技术人员能够制造或使用本公开内容。对本公开的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且在不背离本公开的范围的情况下，本文中定义的一般原理可以应用于其它变形。因此，本公开不限于本文描述的示例和设计，而是应被赋予与本文公开的原理和新颖性特征一致的最广范围。

Claims (15)

1.一种操作用户设备UE的方法，包括：
通过执行第一波束训练过程来生成第一波束列表，其中，所述第一波束列表包括来自服务小区gNB的至少一个波束、以及来自另一gNB的至少一个波束；
跟踪所述第一波束列表上的多个波束；
确定所述第一波束列表上具有高于最小阈值的信号与干扰加噪声比(SINR)的波束的数量；
将所述第一波束列表上所确定的具有高于所述最小阈值的信号与干扰加噪声比(SINR)的波束的所述数量与第一阈值进行比较；以及
当所述第一波束列表中所确定的具有高于所述最小阈值的信号与干扰加噪声比(SINR)的波束的所述数量低于所述第一阈值时，通过执行第二波束训练过程来生成第二波束列表，其中，所述第二波束列表包括来自服务小区gNB的至少一个波束、以及来自另一gNB的至少一个波束。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述UE基于移动性测量、环境信息、传感器反馈、RF功耗或热过冲来确定所述第一阈值。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括基于从所述服务小区gNB接收到的信息来确定所述第一阈值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一阈值是基于小区中的活动UE的数量、由所述服务小区gNB确定的UE的移动性、或默认参数来确定的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二波束列表具有也在所述第一波束列表中的至少一个波束。
6.一种用户设备UE，包括：
接收器，其被配置为接收下行链路信号；
与所述接收器耦合的处理器，其被配置为：
通过执行波束训练过程来生成第一波束列表，其中，所述第一波束列表包括来自服务小区gNB的至少一个波束、以及来自另一gNB的至少一个波束；
跟踪所述第一波束列表上的多个波束；
确定所述第一波束列表上具有高于最小阈值的信号与干扰加噪声比(SINR)的波束的数量；
将所述第一波束列表上所确定的具有高于所述最小阈值的信号与干扰加噪声比(SINR)的波束的所述数量与第一阈值进行比较；以及
当所述第一波束列表中所确定的具有高于所述最小阈值的信号与干扰加噪声比(SINR)的波束的所述数量低于所述第一阈值时，通过执行所述波束训练过程来生成第二波束列表，其中，所述第二波束列表包括来自服务小区gNB的至少一个波束、以及来自另一gNB的至少一个波束。
7.根据权利要求6所述的UE，其中，所述处理器基于移动性测量、环境信息、传感器反馈、RF功耗或热过冲来确定所述第一阈值。
8.根据权利要求6所述的UE，其中，所述处理器被配置为基于从所述服务小区gNB接收到的信息来确定所述第一阈值。
9.根据权利要求6所述的UE，其中，所述第一阈值是基于小区中的活动UE的数量、由所述服务小区gNB确定的UE的移动性、或默认参数来确定的。
10.根据权利要求6所述的UE，其中，所述第二波束列表具有也在所述第一波束列表中的至少一个波束。
11.一种用户设备UE，包括：
用于通过执行波束训练过程来生成第一波束列表的单元，其中，所述第一波束列表包括来自服务小区gNB的至少一个波束、以及来自另一gNB的至少一个波束；
用于跟踪所述第一波束列表上的多个波束的单元；
用于确定所述第一波束列表上具有高于最小阈值的信号与干扰加噪声比(SINR)的波束的数量的单元；
用于将所述第一波束列表上所确定的具有高于所述最小阈值的信号与干扰加噪声比(SINR)的波束的所述数量与第一阈值进行比较的单元；以及
用于当所述第一波束列表中所确定的具有高于所述最小阈值的信号与干扰加噪声比(SINR)的波束的所述数量低于所述第一阈值时，通过执行所述波束训练过程来生成第二波束列表的单元，其中，所述第二波束列表包括来自服务小区gNB的至少一个波束、以及来自另一gNB的至少一个波束。
12.根据权利要求11所述的UE，其中，所述UE基于移动性测量、环境信息、传感器反馈、RF功耗或热过冲来确定所述第一阈值。
13.根据权利要求11所述的UE，还包括用于基于从所述服务小区gNB接收到的信息来确定所述第一阈值的单元。
14.根据权利要求11所述的UE，其中，所述第一阈值是基于小区中的活动UE的数量、由所述服务小区gNB确定的UE的移动性、或默认参数来确定的。
15.根据权利要求11所述的UE，其中，所述第二波束列表具有也在所述第一波束列表中的至少一个波束。
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