CN111108762A - 无线通信系统中进行波束成形的设备和方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于支持比第四代(4G)通信系统(诸如长期演进(LTE))更高的数据传输速率的第五代(5G)或pre‑5G通信系统。根据本公开的各种实施例，一种连接到无线通信系统中的至少一个基站的操作设备包括：至少一个收发器；以及至少一个处理器，该至少一个处理器联接到至少一个收发器，其中，该至少一个处理器可以确定由至少一个基站的波束形成的覆盖范围，并且在可以向终端提供的波束的数量大于或等于阈值或另一终端位于覆盖范围之外时，改变至少一个基站的波束操作配置。该研究是政府(科学技术和信息部)在2017年的“跨部门Giga韩国项目”(No.GK17N0100号，毫米波5G移动通信系统的开发)的支持下进行的。

Description

无线通信系统中进行波束成形的设备和方法

技术领域

本公开总体上涉及无线通信系统，更具体地涉及一种用于在无线通信系统中进行波束成形的设备和方法。

该研究是政府(科学技术和信息部)在2017年的“跨部门Giga韩国项目”(No.GK17N0100号，毫米波5G移动通信系统的开发)的支持下进行的。

背景技术

为了满足自部署第四代(4G)通信系统以来对无线数据业务增加的需求，已努力开发改进的第五代(5G)或pre-5G通信系统。因此，5G或pre-5G通信系统也称为“超4G网络”或“后期长期演进(LTE)系统”。

5G通信系统被认为在超高的频率(mmWave)频带(例如，60GHz频带)中实现，以实现较高的数据速率。为了减少无线电波的传播损耗并增加mmWave频带中的传输距离，在5G通信系统中讨论了波束成形、大规模多输入多输出(MIMO)、全尺寸MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形和大规模天线技术。

此外，在5G通信系统中，正在基于高级小型小区、云无线接入网络(RAN)、超密集网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程、移动网络、协作通信、协作多点(CoMP)、接收端干扰消除等进行系统网络改进的开发。

此外，5G系统已经开发了高级编码调制(ACM)，诸如混合移频键控和正交调幅(FQAM)和滑动窗口叠加编码(SWSC)，并且进一步开发了高级接入技术，诸如滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址接入(NOMA)和稀疏码多址接入(SCMA)。

5G通信系统正在利用波束成形技术来增加信号增益，以克服由于超高频带(例如，mmWave)的特性引起的路径损耗问题。同时，根据波束的空间受限特性，可用波束在某些区域可能是充足的，但是在其他区域中可用波束可能不足。可能会出现由于波束不足而导致服务中断或由于波束过多而导致效率偏低的问题。

发明内容

技术问题

基于如上所述的讨论，本公开提供了一种用于无线通信系统中的优选网络环境的设备和方法。

此外，本公开提供了一种用于无线通信系统中的最佳波束成形操作的设备和方法。

此外，本公开提供了一种用于增加无线通信系统中的波束成形效率的设备和方法。

此外，本公开提供了一种根据无线通信系统中的环境变化来设计最佳网络的设备和方法。

此外，本公开提供了一种用于增加无线通信系统中的波束覆盖范围的设备和方法。

此外，本公开提供了一种用于改变无线通信系统中的波束成形操作配置的设备和方法。

问题的解决方案

根据本公开的各种实施例，一种连接到无线通信系统中的至少一个基站的操作设备可以包括：至少一个收发器；以及至少一个处理器，该至少一个处理器联接到至少一个收发器，其中，该至少一个处理器被配置为：确定至少一个基站的波束的覆盖范围；以及在可以提供给终端的波束的数量大于或等于阈值或另一终端位于覆盖范围之外时，改变至少一个基站的波束操作配置。

根据本公开的各种实施例，一种无线通信系统中的基站的设备可以包括：至少一个收发器；以及至少一个处理器，该至少一个处理器联接到至少一个收发器，其中，该至少一个处理器被配置为：基于从与基站连接的每个终端接收到的测量报告，确定基站的波束的覆盖范围；以及在可以提供给终端的波束的数量大于或等于阈值或另一终端位于覆盖范围之外时，改变基站的波束操作配置。

根据本公开的各种实施例，一种用于连接到无线通信系统中的至少一个基站的操作设备的方法可以包括：确定至少一个基站的波束的覆盖范围；以及在可以提供给终端的波束的数量大于或等于阈值或另一终端位于覆盖范围之外时，改变至少一个基站的波束操作配置。

根据本公开的各种实施例，一种用于无线通信系统中的基站的方法可以包括：基于从与基站连接的每个终端接收到的测量报告，确定基站的波束的覆盖范围；以及在可以提供给终端的波束的数量大于或等于阈值或另一终端位于覆盖范围之外时，改变基站的波束操作配置。

发明的有益效果

根据本公开的各种实施例的设备和方法可以通过根据情况的变化改变波束成形配置来提供有效的波束成形网络环境。

可以通过本公开获得的效果不限于上述效果，并且本公开所属领域的技术人员可以从以下描述中清楚地理解未提及的其他效果。

附图说明

图1示出了根据本公开的各种实施例的无线通信系统；

图2示出了根据本公开的各种实施例的无线通信系统中的波束成形网络操作设备的配置；

图3示出了根据本公开的各种实施例的无线通信系统中的基站的配置；

图4示出了根据本公开的各种实施例的无线通信系统中的终端的配置；

图5A至图5C示出了根据本公开的各种实施例的无线通信系统中的通信单元的配置；

图6是根据本公开的各种实施例的用于无线通信系统中的自组织波束成形的波束成形网络操作设备的流程图；

图7A示出了根据本公开的各种实施例的无线通信系统中的自组织波束成形的示例；

图7B示出了根据本公开的各种实施例的无线通信系统中的自组织波束成形的另一示例；

图8是根据本公开的各种实施例的用于在无线通信系统中设计波束成形网络的波束成形网络操作设备的流程图；

图9示出了根据本公开的各种实施例的无线通信系统中的波束成形操作配置的改变的示例；以及

图10示出了根据本公开的各种实施例的无线通信系统中的波束成形操作配置的改变的另一示例。

具体实施方式

本公开中使用的术语仅用于描述特定实施例，而无意于限制本公开。除非上下文明确不同，否则单数表述可以包括复数表述。除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。诸如在常用字典中定义的那些术语可以被解释为具有与相关技术领域中的上下文含义相同的含义，并且不应被解释为具有理想或过于正式的含义，除非在本公开中明确定义。在一些情况下，即使在本公开中定义的术语也不应被解释为排除本公开的实施例。

在下文中，将基于硬件的方法来描述本公开的各种实施例。然而，本公开的各种实施例包括使用硬件和软件两者的技术，因此，本公开的各种实施例可以不排除软件的观点。

本公开涉及一种用于配置无线通信系统中的波束成形网络的设备和方法。具体地，本公开描述了一种用于根据无线通信系统中的环境变化自行配置波束成形网络的技术。

为便于描述，示出了与以下描述中使用的信息(例如，测量信息、信号信息、覆盖范围信息和波束控制信息)有关的表述的术语、与网络实体(例如，网络节点和发送/接收点(TRP))有关的术语、与网络环境的状态(例如，波束不足、波束溢出(或波束拥挤)、以及波束合理状态)有关的术语、与设备元件有关的术语等。因此，本公开不限于以下描述的术语，并且可以使用具有等同技术含义的其他术语。

另外，本公开利用在一些通信标准(例如，第三代合作伙伴计划(3GPP))中使用的术语来描述各种实施例，但这仅是用于描述的示例。本公开的各种实施例可以容易地修改并应用于其他通信系统中。

图1示出了根据本公开的各种实施例的无线通信系统。图1示出了波束成形网络操作设备110、第一基站121、第二基站122、第一终端131和第二终端132，作为使用无线通信环境100中的无线信道的节点的一部分。无线通信环境100指示通过波束成形配置的网络环境。在下文中，本文中使用的术语“小区”可以指代基站的服务范围。基站可以覆盖一个小区或多个小区。可以通过小区所支持的频率或小区所覆盖的扇区来对多个小区进行分类。在下面的描述中，基站可以用作包括小区的术语，或者小区可以用作指代基站的术语。服务小区可以是向终端提供高层信令(例如，无线资源控制(RRC)信令)的小区，并且服务小区可以表示一个小区或多个小区。

参照图1，波束成形网络操作设备110可以是用于配置波束成形操作的设备。波束成形网络操作设备110可以称为自组织波束成形(SOB)控制设备、波束成形网络配置设备、波束成形网络设计设备和波束组织器、波束布置设备、波束管理设备、波束平衡设备或操作设备。在下文中，波束成形网络操作设备110被称为操作设备110并且进行了描述。

操作设备110可以是用于通过控制每个基站的波束成形来配置最佳波束成形网络环境的设备。操作设备110可以通过波束成形来确定每个基站可覆盖的区域，即，波束覆盖范围。操作设备110可以确定波束覆盖范围以跟踪网络环境变化。操作设备110可以通过波束覆盖范围确定服务不可用的区域、确定与需求相比提供大量波束的区域、使用较少波束的区域等，并且因此重新设计波束成形网络环境。在下文中，本公开描述了执行用于确定每个基站的波束覆盖范围并重新配置波束成形网络的操作的波束成形操作设备110，但是不限于此。根据各种实施例的用于确定每个基站的波束覆盖范围或重新配置波束成形网络的一些操作可以由稍后描述的基站(例如，第一基站121和第二基站122)执行，或者由高于波束成形操作设备110的节点的设备执行。

第一基站121或第二基站122是提供对覆盖范围内的终端的无线接入的网络基础设施。第一基站121或第二基站122具有基于可以发送信号的距离而被定义为特定地理区域的覆盖范围。在本公开中，覆盖范围可以指可以通过波束成形发送信号的范围，即，波束覆盖范围。除了基站之外，第一基站121或第二基站122可以被称为“接入点(AP)”、“eNodeB(eNB)”、“第五代节点(5G节点)”、“5G NodeB(NB)”、“无线点”、“发送/接收点(TRP)”、“分布式单元(DU)”、“射频单元(RU)”、“远程射频头(RRH)”或具有同等技术意义的另一术语。

第一终端131和第二终端132是用户使用的设备，并且通过无线信道与相应服务供应商的基站进行通信。在某些情况下，第一终端131和第二终端132中的至少一个可以在没有用户参与的情况下操作。例如，第一终端131是用于执行机器类型通信(MTC)的设备，并且可以不被用户携带。除了终端之外，第一终端131和第二终端132中的每一个可以被称为“用户设备(UE)”、“客户驻地设备(CPE)”、“移动站”、“用户站”、“远程终端”、“无线终端”、“电子设备”、“用户设备”、或具有同等技术含义的另一术语。根据本公开的各种实施例的终端(例如，第一终端131或第二终端132)可以包括以下至少一个：例如，智能手机、平板PC、移动电话、视频电话、电子书阅读器、台式PC、膝上型PC、上网本计算机、工作站、服务器、PDA、便携式多媒体播放器(PMP)、MP3播放器、医疗设备、相机和可穿戴设备。

第一基站121、第二基站122、第一终端131和第二终端132可以在毫米波(mmWave)频带(例如，28GHz、30GHz、38GHz和60GHz)中发送和接收无线信号。在这种情况下，为了增加信道增益，第一基站121、第二基站122、第一终端131和第二终端132可以执行波束成形。波束成形包括发送波束成形和接收波束成形。即，第一基站121、第二基站122、第一终端131和第二终端132可以将方向性赋予发送信号或接收信号。第一基站121可以通过第一波束141、第二波束142和第三波束143执行波束成形，并且第二基站122可以通过第四波束144、第五波束145、第六波束146和第七波束147执行波束成形。虽然图1中未示出，但是第一终端131或第二终端132也可以通过波束执行波束成形。

在基于波束成形的通信系统中，可以根据波束的方向特性，根据终端所处的位置的方向以及距离来定义服务区域。在下文中，将描述订阅了服务供应商提供的服务的终端(例如，第一终端131或第二终端132)通过基站(例如，第一基站121或第二基站122)接收从服务供应商的服务器提供的数据的情况。

第一终端131可以通过第一基站121的第二波束142和第三波束143或第二基站122的第四波束144和第五波束145位于服务区域中。第一终端可以通过第二波束142、第三波束143、第四波束144和第五波束145中的至少一个接收下行链路数据。如果第一终端通过第一基站121的第二波束142接收下行链路数据，则第三波束143、第四波束144和第五波束145可以是第一终端的自由波束(或可以称为额外波束、附加波束、备用波束、虚拟波束或剩余波束)。当不考虑另一个终端的存在时，考虑到整个波束成形网络，生成上述的自由波束(以下称为波束溢出)的情况可能是低效率的。因此，根据各种实施例的操作设备110可以重新配置波束成形操作方案以有效地操作波束成形网络。

第二终端132可以位于建筑物内部。建筑物可以通过第二基站122的第七波束147位于服务区域中。位于建筑物中的相对低楼层上的终端(未示出)(即，位于低海拔位置的终端)可以通过第七波束147接收下行链路数据。另一方面，位于建筑物中的相对高楼层上的终端(即，位于高海拔位置的第二终端132)可以不通过第七波束147接收下行链路数据。因此，根据各种实施例的操作设备110可以重新配置波束成形操作方案以防止终端的服务中断。

在图1中，作为单独的布置，操作设备110被示为与第一基站121或第二基站122分开的设备。在一些实施例中，操作设备110可以是用于配置根据各种实施例的波束成形网络的单独网络实体。例如，操作设备110可以是高于第一基站121和第二基站122的节点的网络实体，或者可以是附接到该基站的单独设备。在一些其他实施例中，操作设备110可以是被配置为执行无线接入网络(RAN)中的高层(例如，分组数据汇聚协议(PDCP)、RRC)的功能的CU，并且第一基站121或第二基站122可以是被配置为执行低层(例如，介质访问控制层(MAC)和物理层(PHY))的功能的DU(或TRP)。在一些其他实施例中，与图1不同，操作设备110可以作为集成布置被包括在第一基站121或第二基站122中。操作设备110位于特定基站(例如，第一基站121)中，并且可以执行信令以与与另一基站(例如，第二基站122)发送和接收信息(例如，覆盖范围信息、波束信息和接收强度信息)，以执行根据各种实施例的用于配置波束成形网络的操作。

在以下公开中，为了便于描述，将操作设备110描述为独立于第一基站121和第二基站122的设备，但不限于此。

图2示出了根据本公开的各种实施例的无线通信系统中的波束成形网络操作设备的配置。图2中所示的配置可以被理解为波束成形网络操作设备110的配置。下文中使用的术语“～单元”、“～机/器”等可以指用于处理至少一个功能或操作的单元，并且可以以硬件、软件、或硬件和软件的组合实现。

参照图2，波束成形网络操作装置(以下称为操作设备)包括通信单元210、回程通信单元220、存储单元230和控制器240。

通信单元210可以执行用于发送和接收信息的功能。具体地，通信单元210可以提供用于执行与网络中的其他节点进行通信的接口。即，通信单元210将从操作设备发送到另一节点(例如，服务器、传感器设备、高层网络节点等)的比特流转换为物理信号，并且将从基站接收到的物理信号转换为比特流。

通信单元210可以执行用于在有线通信环境中发送和接收信号的功能。通信单元210可以包括有线接口，该有线接口用于控制设备与设备之间通过传输介质(例如，铜线或光纤)的直接连接。例如，通信单元210可以通过铜线将电信号传输到另一设备，或者可以在电信号与光信号之间转换。

通信单元210可以执行用于在无线通信环境中发送和接收信号的功能。例如，通信单元210可以根据系统的物理层标准执行基带信号与比特流之间的转换的功能。另外，通信单元210可以包括多个发送和接收路径。

如上所述，通信单元210发送和接收信号。因此，通信单元210可以被称为“发送器”、“接收器”或“收发器”。另外，在下面的描述中，发送和接收被用作包括由通信单元210执行的上述处理的含义。

根据各种实施例，通信单元210可以从每个基站接收覆盖范围信息。覆盖范围信息可以包括：通过波束成形为每个基站确定可用区域所考虑的参数、指示需要控制(例如，波束成形操作配置的改变)的区域的信息、或指示需要附加控制的参数的信息。根据各种实施例，通信单元210可以向每个基站提供改变波束成形操作配置所必需的波束成形参数或硬件信息(例如，透镜信息)。

回程通信单元220提供用于与网络中的其他节点(例如，图1的第一基站121和第二基站122)进行通信的接口。即，回程通信单元220将从操作设备发送到另一节点(例如，另一接入节点、基站、高层节点、核心网络等)的比特流转换为物理信号，并将从另一个节点接收到的物理信号转换为比特流。

存储单元230存储诸如基本程序、应用程序和用于操作设备的操作的配置信息的数据。存储单元230可以由易失性存储器、非易失性存储器、或易失性存储器和非易失性存储器的组合来配置。此外，存储单元230应控制器240的请求提供存储的数据。

控制器240控制操作设备的整体操作。例如，控制器240通过通信单元210或回程通信单元220发送和接收信号。此外，控制器240在存储单元230中记录和读取数据。为此，控制器240可以包括至少一个处理器。根据各种实施例，控制器240可以包括：覆盖范围观察单元241，其用于监测可由操作设备控制的每个基站的覆盖范围；以及波束操作配置单元243，其用于根据环境变化来重新配置波束成形网络。作为存储在存储单元230中的命令集或代码，覆盖范围观察单元241或波束操作配置单元243可以是至少临时地驻留在控制器240中的指令/代码、存储该指令/代码的存储空间或配置控制器240的电路的一部分。根据各种实施例，控制器240可以控制操作设备以根据以下描述的各种实施例执行操作。

图2示出了波束成形网络操作设备包括通信单元210和回程通信单元220，但是根据一些实施例，可以省略通信单元210和回程通信单元220中的一个。

图3示出了根据本公开的各种实施例的无线通信系统中的基站的配置。图3中所示的配置可以被理解为第一基站121或第二基站122的配置。下文中使用的术语“～单元”、“～机/器”等可以指用于处理至少一个功能或操作的单元，并且可以用硬件、软件、或硬件和软件的组合来实现。

参照图3，基站包括无线通信单元310、回程通信单元320、存储单元330和控制器340。

无线通信单元310执行用于通过无线信道发送和接收信号的功能。例如，无线通信单元310根据系统的物理层标准执行基带信号与比特流之间的转换功能。例如，在数据发送期间，无线通信单元310通过编码和调制发送比特流来生成复杂符号。另外，在数据接收期间，无线通信单元310通过对基带信号进行解调和解码来恢复接收比特流。另外，无线通信单元310将基带信号上转换为射频(RF)频带信号，然后通过天线发送RF频带信号，并且将通过天线接收到的RF频带信号下转换为基带信号。

为此，无线通信单元310可以包括发送滤波器、接收滤波器、放大滤波器、混频器、振荡器、数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)等。另外，无线通信单元310可以包括多个发送和接收路径。此外，无线通信单元310可以包括由多个天线元件配置的至少一个天线阵列。就硬件而言，无线通信单元310可以由数字单元和模拟单元配置，并且根据操作功率、操作频率等，模拟单元可以由多个子单元配置。

如上所述，无线通信单元310发送和接收信号。因此，无线通信单元310的全部或一部分可以被称为“发送器”、“接收器”或“收发器”。另外，在下面的描述中，通过无线信道执行的发送和接收被用作包括由无线通信单元310执行的上述处理的含义。

回程通信单元320提供用于执行与网络中的其他节点(例如，图1的波束成形网络操作设备110)进行通信的接口。即，回程通信单元320将从基站发送到另一节点(例如，另一接入节点、另一基站、高层节点、核心网络等)的比特流转换为物理信号，并将从另一个节点接收到的物理信号转换为比特流。

存储单元330存储诸如基本程序、应用程序和用于基站的操作的配置信息的数据。存储单元330可以由易失性存储器、非易失性存储器、或易失性存储器和非易失性存储器的组合来配置。此外，在控制器340的请求下，存储单元330提供存储的数据。

控制器340控制基站的整体操作。例如，控制器340通过无线通信单元310或回程通信单元320发送和接收信号。此外，控制器340在存储单元330中记录和读取数据。此外，控制器340可以执行通信标准所需的协议栈的功能。为此，控制器340可以包括至少一个处理器。根据各种实施例，控制器340可以包括覆盖范围信息生成器341。覆盖范围信息生成器341可以生成指示基站可用的区域(例如，波束成形服务区域)的覆盖范围信息。控制器340可以控制无线通信单元310发送所生成的覆盖范围信息。作为存储在存储单元330中的命令集或代码，覆盖范围信息生成器341可以是至少临时地驻留在控制器340中的指令/代码、存储该指令/代码的存储空间、或配置控制器340的电路的一部分。根据各种实施例，控制器340可以控制基站执行根据以下描述的各种实施例的操作。

图4示出了根据本公开的各种实施例的无线通信系统中的用户设备的配置。图4中所示的配置可以被理解为第一终端131或第二终端132的配置。下文中使用的术语“～单元”、“～机/器”等可以指用于处理至少一个功能或操作的单元，并且可以用硬件、软件、或硬件和软件的组合来实现。

参照图4，终端包括通信单元410、存储单元420、以及控制器430。

通信单元410执行用于通过无线信道发送和接收信号的功能。例如，通信单元410根据系统的物理层标准执行基带信号与比特流之间的转换功能。例如，在数据发送期间，通信单元410通过编码和调制发送比特流来生成复杂符号。另外，在数据接收期间，通信单元410通过对基带信号进行解调和解码来恢复接收比特流。另外，通信单元410将基带信号上转换为RF频带信号，然后通过天线发送RF频带信号，并且将通过天线接收到的RF频带信号下转换为基带信号。例如，通信单元410可以包括发送滤波器、接收滤波器、放大器、混频器、振荡器、DAC、ADC等。

此外，通信单元410可以包括多个发送和接收路径。此外，通信单元410可以包括由多个天线元件构成的至少一个天线阵列。就硬件而言，通信单元410可以由数字电路和模拟电路(例如，射频集成电路(RFIC))配置。数字电路和模拟电路可以在一个封装中实现。另外，通信单元410可以包括多个RF链。此外，通信单元410可以执行波束成形。

此外，通信单元410可以包括处理不同频带的信号的不同通信模块。此外，通信单元410可以包括支持多种不同的无线接入技术的多个通信模块。例如，不同的无线接入技术可以包括蓝牙低功耗(BLE)、无线保真(Wi-Fi)、Wi-Fi千兆字节(WiGig)、蜂窝网络(例如，长期演进(LTE))等。另外，不同的频带可以包括超高频(SHF)(例如，2.5GHz或5Ghz)频带和毫米(mm)波(例如，38GHz、60GHz等)频带。根据各种实施例，通信模块可以包括至少一个传感器。安装在通信模块中的传感器可以将用于方向性控制的操作的测量信息(或传感器信息)提供给通信模块中的处理器(例如，通信处理器(CP))。

如上所述，通信单元410发送和接收信号。因此，通信单元410的全部或一部分可以被称为“发送器”、“接收器”、或“收发器”。另外，在下面的描述中，通过无线信道执行的发送和接收用作包括由通信单元410执行的上述处理的含义。

存储单元420存储诸如基本程序、应用程序和用于终端的操作的配置信息的数据。存储单元420可以由易失性存储器、非易失性存储器、或易失性存储器和非易失性存储器的组合来配置。此外，在控制器430的请求下，存储单元420提供存储的数据。

控制器430控制终端的整体操作。例如，控制器430通过通信单元410发送和接收信号。此外，控制器430在存储单元420中记录和读取数据。此外，控制器430可以执行通信标准所需的协议栈的功能。为此，控制器430可以包括至少一个处理器或微处理器，或者可以是处理器的一部分。另外，通信单元410和控制器430的一部分可以被称为CP。控制器430可以包括用于执行通信的各种模块。根据各种实施例，控制器430可以控制发送前导码以访问基站。可以以全向或定向通信方案来发送前导码。根据各种实施例，控制器430可以控制终端执行根据以下描述的各种实施例的操作。

图5A至图5C示出根据本公开的各种实施例的无线通信系统中的通信单元的配置。图5A至图5C示出图3的无线通信单元310或图4的通信单元410的详细配置的示例。具体地，图5A至图5C示出了用于执行波束成形的元件，作为图3的无线通信单元310或图4的通信单元410的一部分。根据一些实施例，图5A至图5C可以示出图2的通信单元210的元件。

参照图5A，通信单元210、无线通信单元310或通信单元410包括编码和调制单元502、数字波束成形单元504、多个传输路径506-1至506-N、以及模拟波束成形单元508。

编码和调制单元502执行信道编码。对于信道编码，可以使用低密度奇偶校验(LDPC)码、卷积码、以及极性码中的至少一个。编码和调制单元502通过执行星座映射来生成调制符号。

数字波束成形单元504对数字信号(例如，调制符号)进行波束成形。为此，数字波束成形单元404使调制符号与波束成形权重相乘。波束成形权重可以用于改变信号的振幅和相位，并且可以被称为“预编码矩阵”、“预编码器”等。数字波束成形单元404将数字波束成形的调制符号输出到多个传输路径506-1至506-N。在这种情况下，根据多输入多输出(MIMO)传输技术，可以对调制符号进行复用，或者可以将相同的调制符号提供给多个传输路径506-1至506-N。

多个传输路径506-1至506-N将数字波束成形的数字信号转换为模拟信号。为此，多个传输路径506-1至506-N中的每一个可以包括快速傅里叶逆变换(IFFT)计算单元、循环前缀(CP)插入单元、DAC、以及上转换单元。CP插入单元可以用于正交频分复用(OFDM)方案，并且在应用另一物理层方案(例如，滤波器组多载波(FBMC))时可以被排除。即，多个传输路径506-1至506-N为通过数字波束成形生成的多个流提供独立的信号处理过程。然而，根据实施方式，可以共享多个传输路径506-1至506-N的一部分元件。

模拟波束成形单元508对模拟信号执行波束成形。为此，数字波束成形单元504使模拟信号与波束成形权重相乘。波束成形权重用于改变信号的振幅和相位。特别地，模拟波束成形单元508可以根据多个传输路径506-1至506-N与天线之间的连接结构如图5B或图5C所示配置。

参照图5B，输入到模拟波束成形单元508的信号通过相位/振幅转换和放大操作经由天线发送。在这种情况下，每个路径的信号通过不同的天线组(即，天线阵列)发送。考虑到对通过第一路径输入的信号的处理，信号由相位/振幅转换单元512-1-1至512-1-M转换为具有不同的相位/振幅或相同的相位/振幅的信号序列，由放大器514-1-1至514-1-M放大并且然后通过天线发送。

参照图5C，输入到模拟波束成形单元508的信号通过相位/振幅转换和放大操作经由天线发送。在这种情况下，每个路径的信号通过相同的天线组(即，天线阵列)发送。考虑到对通过第一路径输入的信号的处理，信号由相位/振幅转换单元512-1-1至512-1-M转换为具有不同的相位/振幅或相同的相位/振幅的信号序列，并由放大器514-1-1至514-1-M放大。此外，放大信号由针对天线元件的求和单元516-1-1至516-1-M求和，以允许放大信号通过一个天线阵列发送，然后通过天线发送。

图5B示出了针对每个传输路径使用独立天线阵列的示例。图5C示出了传输路径共享一个天线阵列的示例。然而，根据另一实施例，一部分传输路径可以使用独立天线阵列，而其他传输路径可以共享一个天线阵列。此外，根据另一实施例，在传输路径与天线阵列之间应用可切换的结构，从而可以使用可根据情况自适应地改变的结构。

在下文中，通过图6至图10，描述了根据各种实施例的用于自组织波束成形的具体操作。本公开中的自组织波束成形包括覆盖范围监测，用于根据网络状态的变化来确定波束成形网络的覆盖范围以及波束成形操作方案的重新配置(或重新设计)。

自组织波束成形(SOB)

图6是根据本公开的各种实施例的用于无线通信系统中的自组织波束成形的波束成形网络操作设备的流程图。在下文中，波束成形网络操作设备(在下文中称为操作设备)例示了图1的波束成形网络操作设备110。

参照图6，在操作601中，操作设备可以执行覆盖范围监测。操作设备可以监测波束成形网络的波束覆盖范围。波束成形网络是指包括操作设备、可由该操作设备控制的基站、以及每个基站的终端的无线通信网络。即，操作设备可以监测基站的波束覆盖范围。

操作设备可以确定波束覆盖范围。波束覆盖范围可以包括通过每个基站中的波束成形可用的区域。操作设备可以基于关于每个基站的布置的信息、关于在每个基站中操作的波束的信息、或从每个基站接收到的信息中的至少一个来确定每个基站的波束覆盖范围。在一些实施例中，操作设备可以通过每个基站的波束覆盖范围来确定波束成形网络对操作设备的总覆盖范围。在一些其他实施例中，操作设备可以确定判断是否改变关于波束成形网络的波束成形操作配置所需的波束覆盖范围。

操作设备可以确定问题区域。问题区域可以是需要确定是否改变波束成形操作配置的区域，例如，存在大量自由波束或添加新基站的区域。操作设备可以确定与问题区域相邻的每个基站的波束覆盖范围，以确定是否改变波束成形操作配置。在下文中，描述了确定问题区域的具体示例。

输入信息

操作设备可以根据输入信息确定问题区域。输入信息可以是从另一设备(例如，服务器或传感器)接收到的信息，或者是通过用户的手动输入获得的信息。可以根据接收到的输入信息来配置操作设备。例如，操作设备可以接收指示环境和地形特征的变化(诸如波束成形网络内新建筑物的存在(新建)或不存在(例如，拆除)、建筑物高度的变化(例如，广告牌安装或扩建)、以及树的位置)的输入信息。类似于与先前信息相比输入新信息的情况，操作设备可以将发生状态改变的建筑物的位置确定为问题区域。

再例如，操作设备可以接收与新终端有关的输入信息。新终端可以指新订阅了操作设备的服务供应商(运营商)的服务的终端。与新终端有关的输入信息可以是新订阅的终端的标识符(ID)或该终端的位置信息。操作设备可以将新终端的位置确定为问题区域。如果终端是CPE，则可以根据订阅该服务的用户所配置的地址来确定终端的位置。如果终端是移动终端，则可以基于通过UE移动性信息获得的统计信息来确定终端的位置。

再例如，操作设备可以接收指示基站的位置、新基站的添加或现有基站的移除，或者基站的硬件的改变(例如，天线类型的改变)的输入信息。操作设备可以将发生状态改变(添加、移除或改变)的基站的位置确定为问题区域。

再例如，操作设备可以接收与业务量有关的输入信息。特别地，操作设备可以接收指示有很多业务量的位置(即，业务量大于或等于阈值的区域或者预期会有高业务量的区域)的输入信息。该区域是基于小区或扇区为单位的。根据实施例，可以基于时间、区域、以及相邻基站的数量中的至少一个来自适应地配置阈值。操作设备可以将业务量与标准相比迅速增加或减少的区域确定为问题区域。

再例如，操作设备可以接收指示根据天气条件和相应区域的传播环境的变化的输入信息。天气可能会迅速变化，这可能会导致不稳定的无线信道条件，或者天气条件可能会恶化，这可能导致高度的噪声或干扰，以及信号的弱接收灵敏度。即，覆盖范围可以根据天气条件而改变。操作设备可以将根据输入信息期望覆盖范围改变的区域确定为问题区域。

覆盖范围信息

操作设备可以根据覆盖范围信息确定问题区域。操作设备可以从基站接收覆盖范围信息。覆盖范围信息可以是用于确定通过波束操作配置形成的覆盖范围的信息。覆盖范围信息可以是用于设计可以由每个基站通过波束成形服务的区域的信息，即，波束覆盖范围。服务可用性不仅可以包括是否可以发送/接收数据，还可以包括是否满足预定的传输速率或质量(例如，服务质量(QoS))。

操作设备可以接收包括终端的测量结果的覆盖范围信息。测量结果包括终端通过从基站发送到终端的信号(例如，参考信号和同步信号)测量到的信道质量。例如，参考信号可以是波束参考信号(BRS)、波束细化参考信号(BRRS)、小区特定参考信号(CRS)、信道状态信息参考信号(CSI-RS)、解调-RS(DM-RS)和测量参考信号(MRS)中的一个。终端可以测量接收到的信号的信道质量。例如，除了波束参考信号接收功率(BRSRP)和参考信号接收功率(RSRP)之外，信道质量还可以是参考信号接收质量(RSRQ)、接收信号强度指示符(RSRI)、信号与干扰和噪声比(SINR)、载波干扰和噪声比(CINR)、信噪比(SNR)、误差矢量幅度(EVM)、误码率(BER)和块误码率(BLER)中的至少一个。

终端可以通过测量使用来自每个基站的不同波束发送的每个信号的信道质量来确定信道质量值。终端可以生成包括测量结果的测量报告(MR)消息。例如，终端可以生成包括所有信道质量值的测量报告消息。再例如，终端可以生成测量报告消息，该测量报告消息包括具有最佳信道质量(例如，最大RSRP)的信号的波束或该波束的信道质量值。再例如，终端可以生成测量报告消息，该测量报告消息包括与前N个信道质量值(N是2或更大的整数)相对应的波束或每个波束的信道质量值。再例如，终端可以生成测量报告消息，该测量报告消息包括具有预定水平或更高的信道质量的波束或者每个波束的信道质量值。当所测量的参数是与信号振幅有关的信道质量时，可以根据具有较大值的测量参数先于具有较小值的参数的顺序来确定测量信道质量的等级，当所测量的参数是与误差率有关的信道质量时，可以根据具有较小值的测量参数先于具有较大值的参数的顺序来确定测量信道质量的等级。

终端可以向基站发送测量报告消息。基站可以根据测量报告消息生成覆盖范围信息。在一些实施例中，基站可以生成包括测量报告消息中的所有测量结果的覆盖范围信息。即，每个基站可以针对相应小区生成包括测量结果的覆盖范围信息。在一些其他实施例中，基站可以从测量结果中确定以小区为单位可指定的项目(例如，自由波束)，并生成包括所确定的项目的覆盖范围信息。基站可以将覆盖范围信息发送到操作设备。

操作设备可以从基站接收覆盖范围信息。操作设备可以根据覆盖范围信息确定问题区域。根据各种实施例，操作设备可以根据覆盖范围信息检测到信道改变的发生。操作设备可以将发生信道改变的区域确定为问题区域。例如，操作设备可以检测到基站的波束的RSRP随着建筑物的构建而减小。操作设备可以将与基站的波束有关的区域确定为问题区域。再例如，操作设备可以在形成覆盖范围的波束(即，用于测量的波束)当中识别出未用于数据传输的波束。操作设备可以将与未用于数据传输的波束有关的区域确定为问题区域。识别未用于数据传输的波束可能意味着，例如，终端已移动、终端接收另一个基站通过服务波束提供的服务或终端位于覆盖范围之外。

根据各种实施例，操作设备可以从覆盖范围信息根据当前波束操作配置来确定波束成形网络的总覆盖范围。在确定总覆盖范围之后，操作设备可以确定问题区域。例如，要求操作设备将总覆盖范围扩大到其外部的区域以扩大现有终端的移动性。新终端可以位于根据当前波束成形操作配置形成的总覆盖范围之外的区域中。操作设备可以将总覆盖区域的边界部分确定为问题区域。再例如，操作设备可以检测新终端(例如，订阅新服务的用户的终端)。操作设备可以确定每个基站根据覆盖范围信息接收到的测量报告消息中是否包括新终端的标识符。操作设备可以根据测量报告消息中是否包括新终端的标识符来确定是否可以向新终端提供服务。操作设备可以确定是否可以通过当前波束成形操作配置(即，当前波束成形网络的总覆盖范围)向新终端提供服务。操作设备可以将总覆盖范围确定为问题区域。

操作设备可以接收包括基站的特性信息的覆盖范围信息。基站的特性信息可以包括基站的用于确定覆盖范围或可控制的硬件信息的配置。在一些实施例中，特性信息可以包括基站的波束控制配置。例如，波束控制配置可以包括用于由基站操作的波束的配置信息(例如，数量、宽度和方向)、波束扫描范围、用于波束成形的操作中的硬件配置(例如，RF链的数量、天线数量、透镜的存在和不存在、以及所使用的透镜)、天线特性(例如，类型、数量和增益)、或功率信息。在一些其他实施例中，特性信息可以包括小区类型。小区类型是指基站形成的小区的类型。例如，小区类型可以包括：基站是毫微微基站(或小型基站)还是宏基站；当执行载波聚合(CA)时，基站是否作为支持主小区(PCell)的基站运行；以及当执行双连接(DC)时，基站是否作为提供主小区组(MCG)的基站(主基站)运行。操作设备可以通过特性信息根据硬件配置或基站的配置的变化来确定问题区域。

负载信息

操作设备可以根据负载信息确定问题区域。操作设备可以接收指示基站的业务量的负载信息。操作设备可以基于业务量来确定问题区域。例如，操作设备可以将有很多业务量的位置(即，预定值或更多的业务量迅速变化的区域)确定为问题区域。可以基于基站针对数据信道操作的波束的地理信息来确定业务量。例如，操作设备可以基于每个基站的调度器的资源分配量来确定需要在每个基站的小区内进行业务控制的问题区域。当负载集中在与特定波束有关的资源上时，操作设备可以将与特定波束有关的区域确定为问题区域。

上面已经描述了通过输入信息、覆盖范围信息或负载信息确定问题区域的实施例，但是本公开的权利的范围不限于这些描述。除了上述示例之外，其他信息可以另外用于确定问题区域。另外，当根据实施例未单独指定问题区域时，操作设备可以将波束成形网络的总覆盖范围确定为问题区域。另外，在上述实施例中，虽然示出了操作设备根据覆盖范围信息和负载信息来确定问题区域，但是每个基站可以确定对应小区中的问题区域并将通过覆盖范围信息确定的问题区域提供到操作设备。

在操作603中，操作设备可以确定在问题区域中是否发生波束过多或缺乏(以下称为波束溢出/波束不足)，或者问题区域中的网络状态是否为波束合理状态。

波束溢出是指用于向终端提供服务的波束的数量超过阈值的状态。也就是说，在终端中发生波束溢出意味着可以提供给终端的波束的数量超过阈值。在一些实施例中，可以提供给终端的波束可以指的是可以被重叠分配以服务于终端的波束，而与基站的身份无关。在一些其他实施例中，可以提供给终端的波束的数量可以指的是由不同基站提供的波束的数量。例如，类似于图1的第一终端131的情况，当可以由不同基站服务的波束的数量是2并且阈值是1时，波束溢出可以发生在图1的第一终端131的位置处。根据各种实施例，可以基于服务的特性、是否执行协作波束成形、相邻终端的数量、相邻基站的数量或用户配置中的至少一个来确定阈值。

波束不足意味着不存在向终端提供服务的波束或者向终端提供服务所需的波束的数量小于阈值的状态。例如，类似于图1的第二终端132的情况，当不存在可用波束时，在图2的第二终端132的位置(或海拔)处会发生波束不足。

波束合理状态可以指不发生波束溢出和波束不足的状态。根据各种实施例，当每个终端的可用波束的数量在预定范围内时，包括终端的问题区域的网络状态可以是波束合理状态。可以基于服务的特性、是否执行协作波束成形、相邻终端的数量、相邻基站的数量或用户配置中的至少一个来确定预定范围。

可以以小区为单位或以一个操作设备指定的波束成形网络为单位来确定，在问题区域中是否发生波束溢出或波束不足或者问题区域的网络状态是否是波束合理状态。根据各种实施例，当以小区为单位确定时，每个基站可以向操作设备发送指示信息，该指示信息指示与基站中发生波束溢出或波束不足的区域有关的波束(例如，自由波束或与波束不足区域相邻的波束)。

根据各种实施例，操作设备可以基于覆盖范围信息来确定在问题区域中是否发生波束溢出/波束不足。例如，当对于同一终端存在信道质量(例如，RSRP)大于或等于阈值的多个波束时，操作设备可以确定发生了波束溢出。参照稍后描述的图7A来描述操作设备的具体操作。再例如，操作设备可以确定：当未接收到与问题区域有关的波束的测量结果时，或者当与问题区域有关的每个波束的测量结果都小于或等于阈值时，发生波束不足。参照稍后描述的图7A或图7B来描述操作设备的具体操作。

此外，操作设备可以基于负载信息来确定在问题区域中是否发生波束溢出/波束不足。操作设备可以基于负载信息、接收每个基站提供的服务的终端的数量、每个基站所操作的波束的数量以及相邻基站之间是否共享覆盖范围来确定在问题区域中是否发生波束溢出/波束不足。

当在问题区域中发生波束溢出或波束不足时，操作设备可以执行操作605。这是因为需要操作设备改变波束成形操作配置以扩大覆盖范围，或增加覆盖范围中的波束效率，以便解决波束溢出或波束不足的问题。当在问题区域中没有发生波束溢出和波束不足时，操作设备可以再次执行操作601。即，操作设备可以维持当前波束成形操作配置。

在操作605中，操作设备可以改变波束成形操作配置。波束成形操作配置是指波束成形操作方案的配置(或设置)。操作设备可以重新配置波束成形操作方案。

在一些实施例中，操作设备可以改变由基站操作的波束的数量、相应的波束宽度以及波束的方向。例如，操作设备可以控制基站，以便在发生波束溢出时不操作自由波束。再例如，当发生波束不足时，操作设备可以控制基站加宽波束宽度。再例如，当发生波束不足时，操作装置可以控制基站以使形成自由波束的天线指向不同的方向，即，指示发生波束不足的区域。

在一些其他实施例中，操作设备可以改变波束搜索范围。操作设备可以控制基站以改变执行波束扫描的波束的配置。例如，当确定在基站的一个扇区中没有终端时，即，当相应扇区中的所有波束未用于数据传输时，操作设备可以从基站的波束搜索范围中排除相应扇区中的波束。波束搜索时间可以减少。在下文中，未用于数据传输的波束可以被称为未使用的波束。

在一些其他实施例中，操作设备可以改变用于在基站中形成波束的RF链的配置。例如，操作设备可以激活基站中的不活动的RF链，以覆盖发生波束不足的问题区域。通过激活的RF链可以形成具有更强平直度的波束。根据相应波束的到达距离的增加的波束成形覆盖范围可以覆盖问题区域。再例如，操作设备可以改变RF链中的至少一个，以在基站中形成波束。操作设备可以控制基站，使得当发生波束溢出时，指示问题区域的RF链中的至少一个指向不同的方向(例如，相移)。

在一些其他实施例中，操作设备可以改变用于在基站中形成波束的天线的透镜。该天线可以是有源透镜天线。操作设备可以通过根据每个透镜的相位掩模的特性调节天线的透镜，来解决问题区域中的波束溢出或波束不足的问题。参照图10描述透镜的详细描述。

波束成形操作配置的上述改变操作被描述为由操作设备执行，但是不限于此。根据实施例，在操作605中，操作设备可以仅向基站报告是否执行了改变，并且每个基站可以执行波束成形操作配置的改变操作。

在改变波束成形操作配置之后，操作设备可以再次执行操作601。操作设备可以通过重复执行上述操作601至605来根据情况自适应地配置波束成形操作方案。换句话说，每当执行检测时，操作设备可以重复执行覆盖范围监测以设计最佳波束成形网络环境。通过操作设备，可以执行自组织波束成形。在一些实施例中，覆盖范围监测的周期可以被配置为等于或大于终端向基站发送测量报告的周期。

图6描述了一个操作设备控制多个基站，但是本公开不限于此。即，通过分级结构控制多个操作设备的单独设备可以在网络环境中的广域中重新配置波束成形操作方案。

图7A示出了根据本公开的各种实施例的无线通信系统中的自组织波束成形的示例。

参照图7A，无线通信环境700可以包括第一基站721、第二基站722、第一终端731、第二终端732、第三终端733、第四终端734和操作设备(未示出)。第一基站721可以利用第一波束741、第二波束742和第三波束743与覆盖范围中的至少一个终端进行通信。第二基站722可以利用第四波束751、第五波束752和第六波束753与覆盖范围中的至少一个终端进行通信。在下文中，假设第一终端731的服务基站是第一基站721，第二终端732和第三终端733的服务基站是第二基站722并且第四终端734位于第一基站721和第二基站722的波束覆盖范围之外的情况。

服务基站可以基于从每个终端接收到的测量报告来确定是否发生波束溢出/波束不足。该测量报告可以包括从终端的服务基站发送的信号的测量结果或从相邻基站发送的信号的测量结果。

服务基站可以根据测量结果确定服务波束。例如，第一终端731可以测量从第一基站721发送的每个参考信号的信道质量。参考信号可以是使用不同波束(例如，第一波束741、第二波束742和第三波束743)发送的信号。第一终端731可以将测量结果发送到第一基站721。测量结果可以不包括针对从第二基站722发送的信号而测量的信道质量。这是因为第一终端731在第二基站722的波束覆盖范围之外具有低信道质量。作为服务基站的第一基站721可以将与具有最佳信道质量(例如，最大的RSRP)的参考信号相对应的波束识别为第一波束741。第一终端731可以通过第一基站721的第一波束741执行波束成形通信。即，第一波束741是第一终端731的服务波束。类似地，第三终端733可以通过第二基站的第六波束753执行波束成形通信。第六波束753是第三终端733的服务波束。

服务基站可以根据测量结果确定波束溢出的发生。服务基站可以根据测量结果确定自由波束。例如，第一基站721可以基于来自第一终端731、第二终端732和第三终端733中的每一个的测量结果来确定自由波束。第一基站721可以接收第一终端731对于通过第三波束743发送的参考信号的测量结果、第二终端732对于通过第三波束743发送的参考信号的测量结果或第三终端733对于通过第三波束743发送的参考信号的测量结果中的至少一个。第一基站721可以确定第三波束用于测量报告，而不是通过波束成形用于数据发送和接收。第一基站721可以将第三波束743确定为自由波束(或未使用的波束)。因此，服务基站可以基于来自服务基站中的终端的测量结果，将不使用数据信道的波束或要测量的对象确定为自由波束。同时，尽管已经将服务基站描述为直接确定自由波束，但是服务基站可以将包括测量结果的覆盖范围信息发送到操作设备，使得操作设备可以确定自由波束。

操作设备可以通过不仅考虑一个小区而且考虑另一小区来确定是否发生波束溢出。例如，第二终端732可以测量从第一基站721和第二基站722发送的每个参考信号的信道质量。在第一基站721的波束中，具有由第二终端732测量到的最高信道质量的波束可以是第二波束742。在第二基站722的波束中，具有由第二终端732测量到的最高信道质量的波束可以是第五波束745。第二波束742的RSRP可以小于第五波束745的RSRP。第二终端732可以将测量结果发送到作为服务基站的第二基站722。第二基站722可以将与具有最佳信道质量(例如，最大的RSRP)的参考信号相对应的波束识别为第五波束752。第二终端732可以通过第五波束752执行波束成形通信。第二基站722可以将包括关于第二波束742的信息或关于第五波束752的信息中的至少一个的覆盖范围信息发送到操作设备。例如，覆盖范围信息可以包括第二波束742的RSRP或第五波束752的RSRP中的至少一个。再例如，覆盖范围信息可以包括指示第二波束742的索引或指示第五波束752的索引中的至少一个。

当存在相对于一个终端被保证具有预定水平或更高的信道质量的至少两个波束时，操作设备可以确定已经发生了波束溢出。例如，操作设备可以确定第二波束742的RSRP和第五波束752的RSRP大于或等于阈值。操作设备可以根据覆盖范围信息将第二波束742确定为临时自由波束。根据实施例，操作设备可以将具有大于或等于阈值的RSRP的波束确定为临时自由波束。此后，当未接收到第二波束742的测量报告时或者即使在接收到该测量报告的情况下该测量报告也未用于数据发送和接收时，操作设备最终可以将第二波束742确定为自由波束。

操作设备可以通过不仅考虑一个小区而且考虑另一小区来确定是否发生波束不足。操作设备可以将从每个基站已经出现波束不足的区域确定为波束不足区域。例如，第四终端734可以是新订阅由操作设备的服务供应商提供的服务的终端。

根据实施例，操作设备可以预先获得第四终端734的位置信息。在这种情况下，第四终端734所处的区域可以是问题区域。当第四终端734所处的区域位于波束成形网络的总覆盖范围之外时，操作设备可以将第四终端734所处的区域确定为波束不足区域。

根据其他实施例，当操作设备没有单独获得第四终端734的位置信息时，每个基站可以搜索用于向第四终端734提供服务的波束，以便为操作设备的波束成形网络上的第四终端734提供服务。第一基站721可以不从第四终端734接收测量报告。第一基站721可以向操作设备发送指示第一基站721没有从第四终端734接收到测量报告的覆盖范围信息。第二基站722可以不从第四终端734接收测量报告。第二基站722可以向操作设备发送指示第二基站722没有从第四终端734接收到测量报告的覆盖范围信息。当所有基站均未接收到第四终端734的测量报告时，操作设备可以将每个基站(例如，第一基站721或第二基站722)的覆盖范围之外的区域确定为波束不足区域。

操作设备可以改变波束成形操作配置以服务于第四终端734。例如，操作设备可以添加由第一基站721操作的波束(例如，波束744)。再例如，操作设备可以进行控制以增加第一基站721的部分波束的波束宽度，以便扩大波束覆盖范围。再例如，操作设备可以基于第四终端734的位置来改变在第一基站721中用于波束成形的天线的透镜。再例如，当操作设备确定第四终端734的波束未由第一基站721或第二基站722的波束覆盖时，操作设备可以向服务器或操作设备的用户通知需要另外安装基站。

图7B示出了根据本公开的各种实施例的无线通信系统中的自组织波束成形的另一示例。

参照图7B，无线通信环境750可以包括基站770和终端780。基站770可以通过第一波束791、第二波束792和第三波束793执行波束成形通信。在图7B中，描述了障碍物(例如，建筑物760)位于第二波束792的传播路径中的情况。

终端780可以将测量报告发送到基站770。终端可以包括通过每个波束从基站770发送的信号的信道质量。在下文中，为了便于描述，通过使用RSRP作为示例来描述信道质量。

终端780可以测量通过第一波束791发送的信号的第一RSRP、通过第二波束792发送的信号的第二RSRP、以及通过第三波束793发送的信号的第三RSRP。

基站770可以接收针对第一波束791、第二波束792或第三波束793中的至少一个的测量结果。尽管图7B仅示出了终端780，但是可以由另一终端执行测量。由于建筑物760的存在，所以第二波束792的第二RSRP值可能没有被测量为高的。

由于没有接收到通过针对第二波束792的测量报告或测量结果获得的第二RSRP的统计信息，因此基站770可以确定第二波束792没有通过波束成形用于数据发送和接收。基站770可以将第二波束792确定为自由波束。

当由于诸如图7B的建筑物760的障碍物而将特定波束确定为自由波束时，在通过特定波束的服务区域中可能会出现波束不足。例如，当终端780不位于除了基站770之外的基站的覆盖范围内时，在终端780所处的区域中可能发生波束不足。控制基站770的操作设备可以改变用于基站770或另一基站的波束成形操作配置，并扩大当前的波束覆盖范围以覆盖发生波束不足的区域。例如，操作设备可以增加由基站770操作的RF链的数量。再例如，操作设备可以通过具有低频的频带形成波束，从而控制基站覆盖有很多波束的方向。

图7A和图7B中实现的示例仅是用于优化波束成形网络的自组织波束成形的示例，并且不限于图7A和图7B的特定情况。根据各种实施例的操作设备、基站或用于自组织波束成形的终端的操作可以应用于其他情况(例如，三个或更多个相邻基站)。

图8是根据本公开的各种实施例的用于在无线通信系统中设计波束成形网络的波束成形网络操作设备的流程图。

参照图8，在操作801中，操作设备可以确定波束操作配置。操作设备可以通过覆盖范围监测来确定波束成形网络的覆盖范围。操作设备可以基于所确定的覆盖范围来确定波束操作配置。所确定的波束操作配置可以是利用连接到操作设备的每个基站的波束控制配置来输出最大波束覆盖范围的波束操作配置。

在操作803中，操作设备可以确定是否需要附加基站。即，操作设备可以确定是否存在通过波束操作配置的改变而未覆盖的区域。例如，操作设备可以搜索终端以服务于新订阅了服务的用户的终端。操作设备可以基于从连接到操作设备的每个基站接收到的测量报告来检索终端的标识符。再例如，操作设备可以根据终端的位置信息来确定终端是否位于波束成形网络的覆盖范围内以为终端提供服务。终端的位置信息可以作为先前信息而被输入，或者可以通过单独的传感器获得。

当操作设备确定不需要附加基站时，操作设备可以执行操作805。当操作设备确定需要附加基站时，操作设备可以执行操作807。

在操作805中，操作设备可以更新波束操作配置。操作设备可以为连接到操作设备的至少一个基站更新波束操作配置。操作设备可以更新位于至少一个基站中的波束控制软件。

在操作807中，当需要附加基站时，操作设备可以提供通知。该通知可以指示关于附加基站的信息(例如，附加基站的数量、与附加基站有关的硬件信息、需要安装附加基站的区域、以及需要由附加基站覆盖的波束成形区域)。需要附加基站的区域可以对应于发生参照图6至图7B描述的波束不足的区域。在一些实施例中，操作设备可以通过显示器中的用户界面(UI)指示需要另外安装基站，并且可以在需要另外安装的区域上显示信息。在一些其他实施例中，操作设备可以将关于附加基站的信息发送到另一设备(例如，服务供应商的服务器)。

用于设计图8所示的波束成形网络的操作被示为一次性操作，但是根据各种实施例，该操作可以包括在图6的操作605中并且被重复执行。例如，无论何时发生波束不足，操作设备都可以执行覆盖范围监测以确定是否需要附加基站。

虽然在图8中未示出，但是当需要附加基站时，可以执行RF规划。网络设计工具可以用于RF规划。对于波束成形网络，可以将关于附加基站的默认配置和相关参数的信息提供给操作设备。操作设备可以根据附加基站的默认配置来确定或改变波束成形操作配置。为了网络设计的稳定性，无论何时执行覆盖范围监测，操作设备都可以报告附加基站的实际操作性能，并利用网络设计工具校准来更新附加基站的配置。

图9示出了根据本公开的各种实施例的无线通信系统中的波束成形操作配置的改变的示例。操作设备或基站可以通过改变由基站操作的天线的辐射范围(即，天线可以使用的波束的范围)来改变波束成形网络的覆盖范围。

参照图9，波束组织图900示出了可以形成的所有波束。波束组织图中的每个波束可以是3维波束。除了现有的方向性之外，每个波束还可以另外考虑仰角和方位角。

可以基于用户需求(例如，吞吐量或数据速率)、每个基站的天线根据链路预算的计算的需求(例如，天线增益或等效全向辐射功率(EIRP))、有效辐射功率(ERP)、天线阵列内的天线元件的数量、以及波束宽度中的至少一个来确定波束组织图900中的每个波束。

操作设备可以控制与问题区域相对应的基站(以下称为转向基站)以识别位于转向基站的天线的电转向范围(以下称为转向范围)内的波束。转向基站可以通过在第一转向范围910内识别出的波束执行波束成形通信。由于第一转向范围910内的每个波束的仰角位移都比方位角位移大，因此转向基站可以执行有效的仰角波束成形。

操作设备可以根据覆盖范围监测来检测波束成形网络的环境变化。例如，操作设备可以接收位于第一转向范围910内的建筑物旁边的新用户的输入。为了服务新用户的终端，操作设备可以通过扩大覆盖范围来向下一建筑物提供服务。操作设备可以改变波束操作配置以扩大方位角覆盖范围。在波束操作配置中，操作设备可以将转向基站的转向范围从第一转向范围910改变为第二转向范围920。由于第二转向范围920内的每个波束的方位角位移大于仰角位移，因此转向基站可以执行有效的方位角波束成形。响应于波束成形网络环境的变化，操作设备可以操作具有各种方位角的波束。在这种情况下，可以假设位于第一转向范围910内的建筑物中的终端的仰角在距参考线(0°)预定范围(例如，±15°)内。

图10示出了根据本公开的各种实施例的无线通信系统中的波束成形操作配置的改变的另一示例。当由基站操作的天线通过透镜执行波束成形时，基站可以通过自适应地改变透镜来改变波束成形网络的覆盖范围。即，基站可以通过调整输出相位来使波束成形。

参照图10，根据各种实施例，基站的天线可以通过第一透镜执行波束成形。图10示出了第一透镜的透镜相位掩模1011和第一透镜的输出相位掩模1012。第一透镜可以被称为反射式透镜。基站可以获得高增益，而不是通过第一透镜在仰角范围和方位角范围内获得相对较窄的覆盖范围。基站可以通过第一透镜在固定系统(例如，回程)网络中执行波束成形。

根据各种实施例，基站的天线可以通过第二透镜执行波束成形。图10示出了第二透镜的透镜相位掩模1021和第二透镜的输出相位掩模1022。第二透镜可以被称为2D抛物面透镜。基站可以在仰角范围和方位角范围内获得相对宽的覆盖范围，而不是通过第二透镜获得低增益。当试图在所有方向上扩大覆盖范围时，基站可以通过第二透镜执行波束成形。

根据各种实施例，基站的天线可以通过第三透镜执行波束成形。图10示出了第三透镜的透镜相位掩模1031和1033以及第三透镜的输出相位掩模1032和1034。第三透镜可以被称为直透镜。基站可以通过第三透镜获得高增益，而不是在仰角范围和方位角范围之一中获得相对窄的覆盖范围。当试图沿特定方向(例如，水平或竖直)扩大覆盖范围时，基站可以通过第三透镜执行波束成形。

根据各种实施例，基站的天线可以通过第四透镜执行波束成形。图10示出了第四透镜的透镜相位掩模1041和1043以及第四透镜的输出相位掩模1042和1044。第四透镜可以被称为双曲透镜。基站可以通过第四透镜获得高增益，而不是在仰角范围和方位角范围之一中获得相对窄的覆盖范围。当试图沿特定方向(例如，水平或竖直)扩大覆盖范围时，基站可以通过第四透镜执行波束成形。

在本公开中，已经使用“大于或等于”和“小于或等于”的表述来确定是否发生特定状态，但是该表述仅是示例的描述，并且不排除过多或不足的表述的描述。被描述为“大于或等于”的条件可以被替换为“高于”，被描述为“小于或等于”的条件可以被替换为“低于”并且被描述为“大于或等于以及低于”的条件可以替换为“高于以及小于或等于”。

根据各种实施例的权利要求书和/或说明书中所述的方法可以通过硬件、软件、或硬件和软件的组合来实现。

当由软件实现方法时，可以提供用于存储一个或更多个程序(软件模块)的计算机可读存储介质。可以将存储在计算机可读存储介质中的一个或更多个程序配置为由电子设备内的一个或更多个处理器执行。至少一个程序可以包括使得电子设备执行根据由所附权利要求限定和/或本文公开的本公开的各种实施例的方法的指令。

程序(软件模块或软件)可以存储在非易失性存储器中，非易失性存储器包括随机存取存储器和闪存、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁盘存储器、光盘驱动器(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)或其他类型的光学存储器或磁带。或者，以上的一些或全部的任何组合可以形成存储程序的存储器。此外，在电子设备中可以包括多个这种存储器。

另外，程序可以存储在可附接的存储设备中，该可附接的存储设备可以通过通信网络(诸如，Internet、Intranet、局域网(LAN)、广域网(WLAN)、存储区域网络(SAN)、或其组合)访问电子设备。这种存储设备可以经由外部端口访问电子设备。此外，通信网络上单独的存储设备可以访问便携式电子设备。

在本公开的上述详细实施例中，根据所呈现的详细实施例，本公开中包括的元件以单数或复数形式表示。然而，为了便于描述，选择单数形式或复数形式以适合于所呈现的情况，并且本公开的各种实施例不限于单个元件或其多个元件。此外，在说明书中表述的多个元件可以被配置成单个元件，或者在说明书中的单个元件可以被配置成多个元件。

尽管已经在本公开的详细描述中描述了实施例，但是在不脱离本公开的范围的情况下，可以以各种形式修改本公开。因此，本公开的范围不应被限定为限于实施例，而应由所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (15)

1.一种用于连接到无线通信系统中的至少一个基站的操作设备的方法，所述方法包括：

确定所述至少一个基站的波束的覆盖范围；以及

当能够向终端提供的波束的数量大于或等于阈值或另一终端位于所述覆盖范围之外时，改变所述至少一个基站的波束操作配置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述至少一个基站的覆盖范围包括：

基于对从所述至少一个基站中的每一个基站发送的每个参考信号的测量，确定所述至少一个基站的覆盖范围，并且

所述每个参考信号是通过来自所述至少一个基站中的每一个基站的不同的波束发送的。

3.根据权利要求2所述的方法，所述方法进一步包括：基于所述测量，确定所述另一终端是否位于所述覆盖范围之外。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定所述另一终端是否位于所述覆盖范围之外包括：当所述测量不是由所述另一终端执行时，确定所述另一终端没有位于所述覆盖范围之外；以及当所述测量是由所述另一终端执行时，确定所述另一终端位于所述覆盖范围之外。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，确定所述另一终端是否位于所述覆盖范围之外包括：根据所述测量的消息是否包括所述另一终端的标识符，确定所述测量是否由所述另一终端执行。

6.根据权利要求2所述的方法，所述方法进一步包括：

基于所述测量，确定能够向所述终端提供的波束的数量是否大于或等于所述阈值，

其中，所述终端位于所确定的覆盖范围内。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，能够向所述终端提供的每个波束都对应于接收信号强度超过质量阈值的参考信号。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，能够向所述终端提供的每个波束是不同的基站向所述终端提供的波束，并且

所述阈值为2。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，改变所述波束操作配置包括：改变所述至少一个基站当中的第一基站的天线的透镜，并且

所述天线是有源透镜天线。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，改变所述波束操作配置包括：改变由所述至少一个基站操作的至少一个波束的波束宽度。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，改变所述波束操作配置包括：改变所述至少一个基站当中的第二基站的射频(RF)链的数量。

12.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：

通过改变后的波束操作配置来确定新覆盖范围；以及

当所述终端位于所述新覆盖范围之外时，发送指示需要添加新基站的通知消息。

13.一种用于无线通信系统中的基站的方法，所述方法包括：

基于从与所述基站连接的每个终端接收到的测量报告，确定所述基站的波束的覆盖范围；以及

当能够向终端提供的波束的数量大于或等于阈值或另一终端位于所述覆盖范围之外时，改变所述基站的波束操作配置。

14.一种连接到无线通信系统中的至少一个基站的操作设备，所述操作设备包括：至少一个收发器；以及至少一个处理器，所述至少一个处理器联接到所述至少一个收发器，所述操作设备被配置为执行权利要求1至权利要求12的方法。

15.一种无线通信系统中的基站的设备，所述设备包括：

至少一个收发器；以及

至少一个处理器，所述至少一个处理器联接到所述至少一个收发器，

其中，所述至少一个处理器被配置为：基于从与所述基站连接的每个终端接收到的测量报告，确定所述基站的波束的覆盖范围；以及当能够向终端提供的波束的数量大于或等于阈值或另一终端位于所述覆盖范围之外时，改变所述基站的波束操作配置。

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