CN111869253A - 用于5g终端的无线电前端波束管理的方法 - Google Patents

用于5g终端的无线电前端波束管理的方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及用于将用于支持超出第四代(4G)系统的更高数据速率的第5代(5G)通信系统与用于物联网(IoT)的技术聚合的通信方法和系统。本公开可以应用于基于5G通信技术和IoT有关的技术的智能服务，比如智能家庭、智能建筑、智能城市、智能汽车、互连汽车、保健、数字教育、智能零售、安全和安保服务。提供了一种用于波束管理的用户设备(UE)的方法。该方法包括：存储包括关于由UE可检测的UE特定状况的信息的数据库，其中，优先化UE特定状况中的每个，确定是否检测到UE特定状况，基于确定结果更新包括UE特定状况的数据库，基于UE特定状况的使用概率，重新优先化数据库中包括的UE特定状况中的每个，基于数据库生成用于波束管理的搜索序列，其中，搜索序列映射到UE特定状况中的每个，基于生成的搜索序列执行波束管理。

Description

用于5G终端的无线电前端波束管理的方法
技术领域
本申请总的来说涉及波束管理。更具体地，本公开涉及用于先进无线通信系统的无线电前端波束管理。
背景技术
为了满足自4G通信系统的部署起而增加的无线数据业务的需要，已经做出努力以开发改进的5G或者预5G通信系统。因此，5G或者预5G通信系统也被称为“超4G网络”或者“后LTE系统”。5G通信系统被认为以更高频率(毫米波，mmWave)频带，例如60GHz频带实现，从而实现更高数据速率。为了减小无线电波的传播损耗和增加传输距离，在5G通信系统中讨论波束成形、大规模多输入多输出(MIMO)、全维度MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形、大规模天线技术。另外，在5G通信系统中，系统网络改进的开发正在基于先进小小区、云无线电接入网络(RAN)、超密集网络、装置到装置(D2D)通信、无线回程、移动网络、合作通信、协调多点(CoMP)、接收端干扰消除等进行。在5G系统中，已经开发了作为先进编码调制(ACM)的混合FSK和QAM调制(FQAM)和滑动窗口叠加编码(SWSC)，以及作为先进接入技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址接入(NOMA)和稀疏码多址接入(SCMA)。
因特网作为人类产生和消费信息的以人类为中心的连接网络，现在发展为物联网(IoT)，在物联网中，在没有人的介入的情况下，比如物品的分布实体交换和处理数据。作为IoT技术和通过与云服务器的连接的大数据处理技术的组合的万物联网(IoE)已经出现。由于对于IoT实现需要比如“感测技术”、“有线/无线通信和网络基础设施”、“服务接口技术”和“安全技术”的技术要素，近来已经研究了传感器网络、机器到机器(M2M)通信、机器类型通信(MTC)等。这种IoT环境可以提供通过收集和分析在所连接的物品当中生成的数据而创建对人类生活的新价值的智能因特网技术服务。IoT可以通过现有的信息技术(IT)和各种工业应用之间的聚合和组合，而应用于各种领域，包括智能家庭、智能建筑、智能城市、智能汽车或者互连汽车、智能电网、保健、智能电器和先进医疗服务。
与此一致，已经做出各种尝试以将5G通信系统应用于IoT网络。例如，可以通过波束形成、MIMO和阵列天线实现比如传感器网络、机器类型通信(MTC)和机器到机器(M2M)通信之类的技术。还可以将作为上述大数据处理技术的云无线电接入网络(RAN)的应用认为是5G技术和IoT技术之间的聚合的示例。
在无线通信网络中，网络接入和无线电资源管理(RRM)由物理层同步信号和高(MAC)层过程使能。具体来说，用户设备(UE)尝试与用于初始接入的至少一个小区标识(ID)一起检测同步信号的存在。一旦UE在网络中并与服务小区相关联，则UE通过尝试检测邻居小区的同步信号和/或测量相关联的小区特定参考信号(RS)来监视几个邻居小区。
发明内容
技术问题
对于比如第三代合作伙伴-新无线电接入或者接口(3GPP-NR)的下一代蜂窝系统，期望对于各种使用场景工作的有效率的和统一的无线电资源获取或者跟踪机制，各种使用场景比如增强移动宽带(eMBB)、超可靠低延迟(URLLC)、大机器类型通信(mMTC)，每个对应于不同的覆盖需求和具有不同传播损耗的频率频带。
技术方案
在一个实施例中，提供无线通信系统中的用户设备(UE)。UE包括存储器，配置为存储包括关于由UE可检测到的UE特定状况的信息的数据库，其中，优先化UE特定状况中的每个。UE进一步包括可操作地连接到存储器的至少一个处理器，至少一个处理器配置为：确定是否检测到UE特定状况，基于确定的结果更新包括UE特定状况的数据库，基于UE特定状况的使用概率重新优先化数据库中包括的UE特定状况中的每个，基于数据库生成用于波束管理的搜索序列，其中，搜索序列映射到UE特定状况中的每个，和基于生成的搜索序列执行波束管理。
在另一实施例中，提供用于波束管理的用户设备(UE)的方法。该方法包括：存储包括关于由UE可检测的UE特定状况的信息的数据库，其中，优先化UE特定状况中的每个，确定是否检测到UE特定状况，基于确定结果更新包括UE特定状况的数据库，基于UE特定状况的使用概率重新优先化数据库中包括的UE特定状况中的每个，基于数据库生成用于波束管理的搜索序列，其中，所述搜索序列映射到UE特定状况中的每个，基于生成的搜索序列执行波束管理。
在又一实施例中，提供包括指令的非瞬时计算机可读介质。当由用户设备(UE)的至少一个处理器执行时，指令使得UE控制存储器，存储器配置为存储包括关于由UE可检测的UE特定状况的信息的数据库，其中，优先化UE特定状况中的每个，该指令还使得UE确定是否检测到UE特定状况，基于确定结果更新包括UE特定状况的数据库，基于UE特定状况的使用概率重新优先化数据库中包括的UE特定状况中的每个，基于数据库生成用于波束管理的搜索序列，其中，搜索序列映射到UE特定状况中的每个；和基于生成的搜索序列执行波束管理。
其他技术特征从以下附图、描述和权利要求中是对本领域技术人员易于明白的。
在进行以下详细说明之前，提出遍及该专利文件使用的某些词和短语的定义可以是有益的。术语“耦合”及其衍生物指的是两个或更多元件之间的任何直接或者间接通信，无论那些元件是否彼此物理接触。术语“发送”、“接收”和“通信”以及其衍生物包括直接和间接通信两者。术语“包括”和“包含”以及其衍生物指的是无限制的包括。术语“或者”是包含性的，指的是和/或。短语“与...相关联”以及其衍生物意味着包括、被包括在内、与...互连、包含、被包含在内、连接到或者与...连接、耦合到或者与...耦合、与...可通信、与...合作、交织、并列、接近于、接合到或者与...接合、具有、具有...的特性、具有...的关系或者具有与...的关系，等等。术语“控制器”指的是控制至少一个操作的任何装置、系统或者其部分。这种控制器可以以硬件、或者硬件和软件和/或固件的组合实现。与任何特定的控制器相关联的功能可以集中或者分布，无论本地地或者远程地。短语“...中的至少一个”当与列出的项一起使用时，指的是可以使用列出的项的一个或多个的不同组合，和可以仅需要列表中的一个项。例如，“A、B和C中的至少一个”包括以下组合中的任何：A、B和C，A和B，A和C，B和C，以及A和B和C。
此外，如下所述的各种功能可以由一个或多个计算机程序实现或者支持，其中的每个由计算机可读程序代码形成且具体表现为计算机可读介质。术语“应用”和“程序”指的是一个或多个计算机程序、软件组件、指令集、过程、功能、对象、类别、实例、相关数据或者适于以适当的计算机可读程序代码实现的其一部分。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、对象代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够由计算机访问的任何类型的介质，比如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、紧凑盘(CD)、数字视频盘(DVD)或者任何其他类型的存储器。“非瞬时”计算机可读介质排除传送瞬时电信号或者其他信号的有线、无线、光或者其它通信链路。非瞬时计算机可读介质包括其中可以永久地存储数据的介质和其中可以存储且之后重写数据的介质，比如可重写光盘或者可擦存储器装置。
遍及该专利文件提供其他某些词和短语的定义。本领域普通技术人员应该理解在很多实例中，如果不是大部分实例，这种定义应用于这样定义的词和短语的先前以及将来的使用。
技术效果
本公开的实施例提供用于先进通信系统的无线电前端波束管理。
附图说明
为了对本公开及其优点的更完整的理解，现在对结合附图做出的以下描述进行参考，在附图中相同的附图标记表示相同的部分：
图1图示根据本公开的实施例的示例无线网络；
图2图示根据本公开的实施例的示例gNB；
图3图示根据本公开的实施例的示例UE；
图4A图示根据本公开的实施例的正交频分多址接入发送路径的高级别图；
图4B图示根据本公开的实施例的正交频分多址接入接收路径的高级别图；
图5图示根据本公开的实施例的用于子帧中的PDSCH的发送器框图；
图6图示根据本公开的实施例的用于子帧中的PDSCH的接收器框图；
图7图示根据本公开的实施例的用于子帧中的PUSCH的发送器框图；
图8图示根据本公开的实施例的用于子帧中的PUSCH的接收器框图；
图9图示根据本公开的实施例的两个切片的示例复用；
图10图示根据本公开的实施例的示例用户设备；
图11图示根据本公开的实施例的示例系统优化概览；
图12图示根据本公开的实施例的示例系统优化框架；
图13图示根据本公开的实施例的用于利用两组波束的小区搜索过程的方法的流程图；
图14图示根据本公开的实施例的用于信令消息交换的方法的流程图；
图15图示根据本公开的实施例的用于利用多个RF模块和波束码本的小区搜索过程的方法的流程图；
图16图示根据本公开的实施例的用于将UE位置信息用于确定用于小区搜索的RF模块和波束码本的方法的流程图；
图17图示根据本公开的实施例的示例UE波束统计处理电路；
图18图示根据本公开的实施例的示例高概率位置；
图19图示根据本公开的实施例的在具有高概率的位置的示例记录更新；
图20图示根据本公开的实施例的用于利用优先化的状况数据库的UE波束统计处理模块的方法的流程图；
图21图示根据本公开的实施例的用于利用优先化的状况数据库的UE波束操作的方法的流程图；
图22图示根据本公开的实施例的用于优先化的状况数据库更新的方法的流程图；
图23图示根据本公开的实施例的用于利用优先化的状况数据库的UE波束操作的方法的流程图；
图24图示根据本公开的实施例的用于利用优先化的状况数据库的UE波束操作的方法的另一流程图；
图25图示根据本公开的实施例的用于通过终端的码字去除的方法的流程图；
图26图示根据本公开的实施例的用于通过终端的码本更新的方法的流程图；和
图27图示根据本公开的实施例的用于波束管理的方法的流程图。
具体实施方式
以下讨论的图1到图27以及用于描述本专利文档中本公开的原理的各种实施例仅是通过说明的方式，且不应该以任何方式解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解本公开的原理可以以任何适当地布置的系统或装置实现。
为了满足自从4G通信系统的部署而增加的无线数据业务的需要，已经做出努力以开发改进的5G或者预5G通信系统。因此，5G或者预5G"也被称为超4G网络"或者“后LTE系统”。
5G通信系统被认为以更高频率频带(毫米波)，例如60GHz频带实现，从而实现更高数据速率。为了减小无线电波的传播损耗和增加传输覆盖，在5G通信系统中讨论波束成形、大规模多输入多输出(MIMO)、全维度MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形、大规模天线技术等。
另外，在5G通信系统中，系统网络改进的开发正在基于先进小小区、云无线电接入网络(RAN)、超密集网络、装置到装置(D2D)通信、无线回程、移动网络、合作通信、协调多点(CoMP)发送和接收、干扰减轻和抵消等进行。
以下图1-图4B描述在无线通信系统中和使用正交频分复用(OFDM)或者正交频分多址接入(OFDMA)通信技术实现的各种实施例。图1-图3的描述不意在暗示对可以实现不同实施例的方式的物理或者结构的限制。本公开的不同实施例可以以任何适当地布置的通信系统实现。
图1图示根据本公开的实施例的示例无线网络。图1中示出的无线网络的实施例仅用于说明。可以使用无线网络100的其他实施例而不脱离本公开的范围。
如图1所示，无线网络包括gNB 101、gNB 102和gNB 103。gNB 101与gNB 102和gNB103通信。gNB 101还与至少一个网络130，比如因特网、专有因特网协议(IP)网络或者其他数据网络通信。
gNB 102对于gNB 102的覆盖区域120内的第一多个UE提供到网络130的无线宽带接入。第一多个UE包括可以位于小型企业(SB)中的UE 111、可以位于企业(E)中的UE 112、可以位于WiFi热点(HS)中的UE 113、可以位于第一住处(R)中的UE 114、可以位于第二住处(R)中的UE 115、和可以是移动装置(M)的UE 116，比如蜂窝电话、无线膝上型电脑、无线PDA等。gNB 103对于gNB 103的覆盖区域125内的第二组多个UE提供到网络130的无线宽带接入。该第二多个UE包括UE 115和UE 116。在一些实施例中，gNB 101-103中的一个或多个可以使用5G、LTE、LTE-A、WiMAX、WiFi或者其他无线通信技术彼此通信和与UE 111-116通信。
取决于网络类型，术语“基站”或者“BS”可以指配置为提供对网络的无线接入的任何组件(或者组件的集合)，比如发送点(TP)、发送-接收点(TRP)、增强基站(eNodeB或者eNB)、5G基站(gNB)、宏小区、毫微微小区、WiFi接入点(AP)或者其他无线使能的装置。基站可以根据一个或多个无线通信协议，例如，5G 3GPP新无线电接口/接入(NR)、长期演进(LTE)、先进LTE(LTE-A)、高速分组接入(HSPA)、Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac等，提供无线接入。为了方便的缘故，在本专利文件中术语“BS”和“TRP”可互换地使用以指代向远程终端提供无线接入的网络基本设施组件。此外，取决于网络类型，术语“用户设备”或者“UE”可以指比如“移动站”、“用户站”、“远程终端”、“无线终端”、“接收点”或者“用户装置”的任何组件。为了方便的缘故，在本专利文件中使用术语“用户设备”和“UE”以指无线地接入BS的远程无线装备，无论UE是移动装置(比如移动电话或者智能电话)或者是通常认为的静止装置(比如台式计算机或者自动售货机)。
虚线示出了覆盖区域120和125的近似范围，仅为了图示和说明的目的，覆盖区域120和125示为近似圆形。应该清楚地理解，与gNB相关联的覆盖区域，比如覆盖区域120和125，取决于gNB的配置和与自然和人工障碍物相关联的无线电环境的变化，可以具有包括不规则形状的其他形状。
如以下更详细地描述的，UE 111-116中的一个或多个包括用于5G终端的有效率的波束管理的电路系统、程序或者其组合。在某些实施例中，gNB101-103中的一个或多个包括用于5G终端的有效率的波束管理的电路系统、程序或者其组合。
虽然图1图示无线网络的一个示例，但是可以对图1做出各种改变。例如，无线网络可以包括按照任何适当的布置的任意数目的gNB和任意数目的UE。此外，gNB 101可以与任意数目的UE直接通信，并向那些UE提供对网络130的无线宽带接入。类似地，每个gNB 102-103可以与网络130直接通信，并向UE提供对网络130的直接无线宽带接入。另外，gNB 101、102和/或103可以提供对其他或者另外的外部网络(比如外部电话网络或者其他类型的数据网络)的接入。
图2图示根据本公开的实施例的示例gNB 102。图2中图示的gNB 102的实施例仅用于说明，且图1的gNB 101和103可以具有相同或者类似的配置。但是，gNB具有多种配置，且图2不将本公开的范围限于gNB的任何特别的实现。
如图2所示，gNB 102包括多个天线205a-205n、多个RF收发器210a-210n、发送(TX)处理电路系统215和接收(RX)处理电路系统220。gNB 102还包括控制器/处理器225、存储器230和回程或者网络接口235。
RF收发器210a-210n从天线205a-205n接收进入的RF信号，比如由网络100中的UE发送的信号。RF收发器210a-210n下变频进入的RF信号以生成IF或者基带信号。该IF或者基带信号被发送到RX处理电路系统220，该RX处理电路系统220通过滤波、解码和/或数字化该基带或者IF信号来生成已处理的基带信号。RX处理电路系统220将已处理的基带信号发送到控制器/处理器225以用于进一步的处理。
TX处理电路系统215从控制器/处理器225接收模拟或者数字数据(比如语音数据、网络数据、电子邮件或者交互视频游戏数据)。TX处理电路系统215编码、复用和/或数字化该输出的基带数据以生成已处理的基带或者IF信号。RF收发器210a-210n从TX处理电路系统215接收输出的已处理的基带或者IF信号，并将基带或者IF信号上变频为经由天线205a-205n发送的RF信号。
控制器/处理器225可以包括控制gNB 102的总体操作的一个或多个处理器或者其他处理装置。例如，控制器/处理器225可以根据公知的原理，通过RF收发器210a-210n、RX处理电路系统220和TX处理电路系统215控制正向信道信号的接收和反向信道信号的发送。控制器/处理器225也可以支持附加功能，比如更先进的无线通信功能。例如，控制器/处理器225可以支持波束成形或者方向路由操作，在该操作中，来自/到多个天线205a-205n的输出/输入的信号被不同地加权以有效地在期望方向引导输出的信号。可以由控制器/处理器225在gNB 102中支持任意广泛的多种其他功能。
控制器/处理器225还能够执行存储器230中驻留的程序及其他处理，比如OS。控制器/处理器225可以通过执行处理根据需要将数据移动到存储器230中或者移到存储器230之外。
控制器/处理器225还耦合到回程或者网络接口235。回程或者网络接口235允许gNB 102经回程连接或者经网络与其他装置或者系统通信。接口235可以支持经一个或多个任何适当的有线或者无线连接的通信。例如，当gNB102实现为蜂窝通信系统的一部分(比如支持5G、LTE或者LTE-A的一部分)时，接口235可以允许gNB 102经有线或者无线回程连接与其他gNB通信。当gNB 102实现为接入点时，接口235可以允许gNB 102经有线或者无线局域网或者经到更大的网络(比如因特网)的有线或者无线连接通信。接口235包括支持经有线或者无线连接的通信的任何适当的结构，比如以太网或者RF收发器。
存储器230耦合到控制器/处理器225。存储器230的一部分可以包括RAM，且存储器230的另一部分可以包括闪存存储器230或者其他ROM。
虽然图2图示gNB 102的一个示例，但是可以对图2做出各种改变。例如，gNB 102可以包括任意数目的图2中示出的每个组件。作为特定示例，接入点可以包括多个接口235，且控制器/处理器225可以支持路由功能以在不同网络地址之间路由数据。作为另一特定示例，虽然示为包括TX处理电路系统215的单个实例和RX处理电路系统220的单个实例，但是gNB 102可以包括每个的多个实例(比如每个RF收发器一个)。此外，图2中的各种组件可以被组合、进一步细分或者省略，且可以根据特定的需要添加附加的组件。
图3图示根据本公开的实施例的示例UE 116。图3中图示的UE 116的实施例仅用于说明，且图1的UE 111-115可以具有相同或者类似的配置。但是，UE具有多种配置，且图3不将本公开的范围限于UE的任何特定实现。
如图3所示，UE 116包括天线305、射频(RF)收发器310、TX处理电路系统315、麦克风320和接收(RX)处理电路系统325。UE 116还包括扬声器330、处理器340、输入/输出(I/O)接口(IF)345、触摸屏350、显示器355和存储器360。存储器360包括操作系统(OS)361、一个或多个应用362和数据库363。可以基于保存在数据库363中的内容优先化数据库363。例如，某些UE特定信息可以基于UE特定信息的每个的使用概率被优先化和保存在数据库363中。
在一个实施例中，处理器340控制配置为存储包括关于由UE可检测的UE特定状况的信息的优先化的数据库的存储器，其中，优先化UE特定状况的每个，确定是否检测到UE特定状况，基于确定结果更新包括UE特定状况的优先化的数据库，基于UE特定状况的使用概率重新优先化包括在优先化的数据库中的UE特定状况的每个。
在一个实施例中，处理器340配置为基于优先化的数据库生成用于波束管理的搜索序列，其中，搜索序列映射到UE特定状况的每个，和基于生成的搜索序列执行波束管理。
RF收发器310从天线305接收由网络100的gNB发送的进入的RF信号。RF收发器310下变频进入的RF信号以生成中频(IF)或者基带信号。IF或者基带信号被发送到RX处理电路系统325，该RX处理电路系统325通过滤波、解码和/或数字化该基带或者IF信号来生成已处理的基带信号。RX处理电路系统325将已处理的基带信号发送到扬声器330(比如对于语音数据)或者发送到处理器340以用于进一步处理(比如对于网络浏览数据)。
TX处理电路系统315从麦克风320接收模拟或者数字语音数据或者从处理器340接收其他输出的基带数据(比如网络数据、电子邮件或者交互视频游戏数据)。TX处理电路系统315编码、复用和/或数字化该输出的基带数据以生成已处理的基带或者IF信号。RF收发器310从TX处理电路系统315接收输出的已处理的基带或者IF信号，并将基带或者IF信号上变频为经由天线305发送的RF信号。
处理器340可以包括一个或多个处理器或者其他处理装置，且执行存储器360中存储的OS 361以控制UE 116的总体操作。例如，处理器340可以根据公知的原理，通过RF收发器310、RX处理电路系统325和TX处理电路系统315控制正向信道信号的接收和反向信道信号的发送。在一些实施例中，处理器340包括至少一个微处理器或者微控制器。
处理器340还能够执行存储器360中驻留的其他处理和程序，比如用于PUCCH上的CSI报告的处理。处理器340可以通过执行处理根据需要将数据移动到存储器360中或者存储器360之外。在一些实施例中，处理器340配置为基于OS 361或者响应于从gNB或者操作者接收到的信号执行应用362。处理器340还耦合到I/O接口345，该I/O接口345向UE 116提供连接到比如膝上型计算机和手持式计算机之类的其他装置的能力。I/O接口345是在这些配件和处理器340之间的通信路径。
处理器340还耦合到触摸屏350和显示器355。UE 116的操作者可以使用触摸屏350以将数据输入到UE 116中。显示器355可以是能够呈现比如来自网站的文字和/或至少有限图形的液晶显示器、发光二极管显示器或者其他显示器。
存储器360耦合到处理器340。存储器360的一部分可以包括随机存取存储器(RAM)，且存储器360的另一部分可以包括闪存存储器或者其他只读存储器(ROM)。
虽然图3图示UE 116的一个示例，可以对图3做出各种改变。例如，图3中的各种组件可以被组合、进一步细分或者省略，且可以根据特定的需要添加另外的组件。作为特定示例，处理器340可以被划分为多个处理器，比如一个或多个中央处理单元(CPU)和一个或多个图形处理单元(GPU)。此外，虽然图3图示UE 116配置为移动电话或者智能电话，但是UE可以配置为作为其他类型的移动或者静止装置操作。
图4A是发送路径电路系统的高级别图。例如，发送路径电路系统可以用于正交频分多址接入(OFDMA)通信。图4B是接收路径电路系统的高级别图。例如，接收路径电路系统可以用于正交频分多址接入(OFDMA)通信。在图4A和图4B中，对于下行链路通信，发送路径电路系统可以在基站(gNB)102或者中继站中实现，且接收路径电路系统可以在用户设备(例如图1的用户设备116)中实现。在其他示例中，对于上行链路通信，接收路径电路系统450可以在基站(例如，图1的gNB 102)或者中继站中实现，且发送路径电路系统可以在用户设备(例如图1的用户设备116)中实现。
发送路径电路系统包括信道编码和调制块405、串行到并行(S到P)块410、大小N快速傅里叶逆变换(IFFT)块415、并行到串行(P到S)块420、添加循环前缀块425和上变频器(UC)430。接收路径电路系统450包括下变频器(DC)455、去除循环前缀块460、串行到并行(S到P)块465、大小N快速傅里叶变换(FFT)块470、并行到串行(P到S)块475和信道解码和解调块480。
图4A 400和图4B 450中的组件的至少一些可以以软件实现，而其他组件可以由可配置硬件或者软件和可配置硬件的混合实现。具体来说，注意到本公开文档中描述的FFT块和IFFT块可以实现为可配置软件算法，其中可以根据实现修改大小N的值。
此外，虽然本公开指向实现快速傅里叶变换和快速傅里叶逆变换的实施例，但是这仅是通过说明的方式而不可以被解释为限制本公开的范围。可以理解在本公开的替代实施例中，快速傅里叶变换函数和快速傅里叶逆变换函数可以容易地分别由离散傅里叶变换(DFT)函数和离散傅里叶逆变换(IDFT)函数替代。可以理解对于DFT和IDFT函数，N变量的值可以是任何整数(即，1，4，3，4等)，而对于FFT和IFFT函数，N变量的值可以是作为二的幂的任意整数(即，1，2，4，8，16等)。
在发送路径电路系统400中，信道编码和调制块405接收一组信息位，应用编码(例如，LDPC编码)和调制(例如，正交移相键控(QPSK)或者正交幅值调制(QAM))输入位以产生频率域调制符号的序列。串行到并行块410将串行调制的符号转换(即，去复用)为并行数据以产生N个并行符号流，其中N是BS 102和UE 116中使用的IFFT/FFT大小。大小N IFFT块415然后对于N个并行符号流执行IFFT操作以产生时域输出信号。并行到串行块420转换(即，复用)来自大小N IFFT块415的并行时域输出符号以产生串行时域信号。添加循环前缀块425然后将循环前缀插入到时域信号。最终，上变频器430将添加循环前缀块425的输出调制(即，上变频)为用于经由无线信道发送的RF频率。信号在转换到RF频率之前也可以在基带滤波。
发送的RF信号在通过无线信道之后到达UE 116，且执行与gNB 102的那些操作的相反操作。下变频器455将接收的信号下变频到基带频率，且去除循环前缀块460去除循环前缀以产生串行时域基带信号。串行到并行块465将时域基带信号转换为并行时域信号。大小N FFT块470然后执行FFT算法以产生N个并行频域信号。并行到串行块475将并行频域信号转换为调制的数据符号的序列。信道解码和解调块480解调且然后解码调制的符号以恢复原始输入数据流。
gNB 101-103中的每个可以实现类似于下行链路中到用户设备111-116的发送的发送路径，且可以实现类似于上行链路中从用户设备111-116的接收的接收路径。类似地，用户设备111-116中的每一个可以实现与用于在上行链路中发送到gNB 101-103的架构对应的发送路径且可以实现与用于在下行链路中从gNB 101-103接收的架构对应的接收路径。
已经标识和描述了5G通信系统使用场景。那些使用场景可以粗略地分类为三个不同组。在一个示例中，增强移动宽带(eMBB)确定为应对高位/秒需求，具有较不严格的延迟和可靠性要求。在另一示例中，超可靠和低延迟(URLL)确定为具有较不严格的位/秒要求。在又一示例中，大规模机器类型通信(mMTC)确定为装置的数目可能多至每平方公里100,000到一百万，但是可靠性/吞吐量/延迟要求可能较不严格。该情景也可能涉及功率效率要求，因为应该尽可能地最小化电池消耗。
通信系统包括从比如基站(BS)或者节点B的发送点向用户设备(UE)传送信号的下行链路(DL)和从UE向比如节点B的接收点传送信号的上行链路(UL)。通常也称为终端或者移动站的UE可以是固定的或者移动的，且可以是蜂窝电话、个人计算机装置或者自动化装置。通常是固定站的eNodeB也可以被称为接入点或者其他等效术语。对于LTE系统，节点B通常称为eNodeB。本公开不限制在无线通信系统的类型中eNB或者gNB的使用。
在比如LTE系统的通信系统中，DL信号可以包括传送信息内容的数据信号，传送DL控制信息(DCI)的控制信号和也称为为导频信号的参考信号(RS)。eNodeB通过物理DL共享信道(PDSCH)发送数据信息。eNodeB通过物理DL控制信道(PDCCH)或者增强PDCCH(EPDCCH)发送DCI。
eNodeB在物理混合ARQ指示符信道(PHICH)中响应于从UE的数据传输块(TB)发送来发送确认信息。eNodeB发送多个类型的RS中的一个或多个，多个类型的RS包括UE共同RS(CRS)、信道状态信息RS(CSI-RS)或者解调RS(DMRS)。CRS经DL系统带宽(BW)发送，且可以由UE使用以获得信道估计，来解调数据或者控制信息或者执行测量。为减小CRS开销，eNodeB可以以比CRS更小的时间和/或频率域中的密度发送CSI-RS。DMRS可以仅在各个PDSCH或者EPDCCH的BW中发送，且UE可以使用DMRS分别解调PDSCH或者EPDCCH中的数据或者控制信息。用于DL信道的传输时间间隔被称为子帧，且例如可以具有1毫秒的持续时间。
DL信号也包括携带系统控制信息的逻辑信道的传输。当BCCH传送主信息块(MIB)时，BCCH映射到称为广播信道(BCH)的传输信道，或者当BCCH传送系统信息块(SIB)时，BCCH映射到DL共享信道(DL-SCH)。大部分系统信息包括在使用DL-SCH发送的不同SIB中。在子帧中在DL-SCH上系统信息的存在可以由传送具有以特定系统信息RNTI(SI-RNTI)加扰的循环冗余校验(CRC)的码字的相应PDCCH的传输来指示。替代地，用于SIB传输的调度信息可以在较早的SIB中提供，且用于第一SIB(SIB-1)的调度信息可以由MIB提供。
DL资源分配以子帧和一组物理资源块(PRB)为单位执行。传输BW包括被称为资源块(RB)的频率资源单元。每个RB包括Nsc RB个子载波，或者资源元素(RE)，比如12个RE。一个子帧上的一个RB的单元被称为PRB。对于用于PDSCH传输BW的总共Msc PDSCH＝MPDSCH*Nsc RB个RE，UE可以被分配MPDSCH个RB。
UL信号可以包括传送数据信息的数据信号、传送UL控制信息(UCI)的控制信号和UL RS。UL RS包括DMRS和探测RS(SRS)。UE仅在各个PUSCH或者PUCCH的BW中发送DMRS。eNodeB可以使用DMRS解调数据信号或者UCI信号。UE发送SRS以向eNodeB提供UL CSI。UE通过各个物理UL共享信道(PUSCH)或者物理UL控制信道(PUCCH)发送数据信息或者UCI。如果UE需要在同一UL子帧中发送数据信息和UCI，则UE可以在PUSCH中复用两者。UCI包括指示用于PDSCH中的数据TB的正确(ACK)或者不正确(NACK)检测或者PDCCH检测(DTX)的不存在的混合自动重发请求确认(HARQ-ACK)信息，指示UE是否在UE的缓冲器中具有数据的调度请求(SR)，秩指示符(RI)和使eNodeB能够执行用于到UE的PDSCH传输的链路适配的信道状态信息(CSI)。HARQ-ACK信息也由UE响应于指示半永久调度的PDSCH的释放的PDCCH/EPDCCH的检测来发送。
UL子帧包括两个时隙。每个时隙包括用于发送数据信息、UCI、DMRS或者SRS的Nsymb UL个符号。UL系统BW的频率资源单元是RB。对于用于传输BW的总共NRB*Nsc RB个RE，UE可以被分配NRB个RB。对于PUCCH，NRB＝1。最后的子帧符号可以用于复用来自一个或多个UE的SRS传输。可用于数据/UCI/DMRS传输的子帧符号的数目是Nsymb＝2*(Nsymb UL-1)-NSRS，其中，如果最后的子帧符号用于发送SRS，则NSRS＝1，否则NSRS＝0。
图5图示根据本公开的实施例的用于子帧中的PDSCH的发送器框图500。图5中图示的发送器框图500的实施例仅用于说明。图5不将本公开的范围限于发送器框图500的任何特定实现。
如图5所示，信息位510由编码器520，比如信道编码器(例如，用于LTE的turbo编码器和/或用于NR的LDPC编码器)编码，且由调制器530，例如使用正交移相键控(QPSK)调制来调制。串行到并行(S/P)转换器540生成随后提供给映射器550的M个调制符号，以映射到由发送BW选择单元555对于分配的PDSCH发送BW选择的RE，单元560应用快速傅里叶逆变换(IFFT)，输出然后由并行到串行(P/S)转换器570串行化以创建时域信号，由滤波器580应用滤波，且信号发送590。附加的功能性，比如数据加扰、循环前缀插入、时间窗、交织等是本领域中熟知的且为了简洁未示出。
图6图示根据本公开的实施例的用于子帧中的PDSCH的接收器框图600。图6示出的框图600的实施例仅用于说明。图6不将本公开的范围限于框图600的任何特定实现。
如图6所示，接收信号610由滤波器620滤波，对于分配的接收BW的RE 630由BW选择器635选择，单元640应用快速傅里叶变换(FFT)，且输出由并行到串行转换器650串行化。随后，解调器660通过应用从DMRS或者CRS(未示出)获得的信道估计相关地解调数据符号，且比如turbo解码器的解码器670解码解调的数据以提供信息数据位680的估计。附加的功能性，比如时间窗、循环前缀去除、解扰、信道估计和去交织为了简洁未示出。
图7图示根据本公开的实施例的用于子帧中的PUSCH的发送器框图700。图7中图示的框图700的实施例仅用于说明。图7不将本公开的范围限于框图700的任何特定实现。
如图7所示，信息数据位710由比如turbo编码器的编码器720编码，和由调制器730调制。离散傅里叶变换(DFT)单元740对于调制的数据位应用DFT，对应于分配的PUSCH发送BW的RE 750由发送BW选择单元755选择，单元760应用IFFT，且在循环前缀插入(未示出)之后，由滤波器770应用滤波，且发送信号780。
图8图示根据本公开的实施例的用于子帧中的PUSCH的接收器框图800。图8中图示的框图800的实施例仅用于说明。图8不将本公开的范围限于框图800的任何特定实现。
如图8所示，接收信号810由滤波器820滤波。随后，在去除循环前缀(未示出)之后，单元830应用FFT，对应于分配的PUSCH接收BW的RE840由接收BW选择器845选择，单元850应用逆DFT(IDFT)，解调器860通过应用从DMRS(未示出)获得的信道估计相关地解调数据符号，比如信道解码器(例如，用于LTE的turbo解码器和/或用于NR的LDPC解码器)的解码器870解码解调的数据以提供信息数据位880的估计。
在下一代蜂窝系统中，预想各种使用场景超出LTE系统的性能。称为5G或者第五代蜂窝系统，能够在低于6GHz和高于6GHz(例如，在毫米波体系)操作的系统成为需求之一。在3GPP TR 22.891中，已经标识和描述了74个5G使用场景；那些使用场景可以粗略地分类为三个不同组。第一组被称为“增强移动宽带”(eMBB)，目标是具有较不严格的延迟和可靠性要求的高数据速率服务。第二组被称为“超可靠和低延迟(URLL)”，目标用于具有较不严格的数据速率要求，但是较不容忍延迟的应用。第三组被称为“大规模MTC(mMTC)”，目标用于具有较不严格的可靠性、数据速率和延迟要求的大量的低功率装置连接，比如每平方公里一百万。
为了5G网络支持这种具有不同服务质量(QoS)的多样服务，在LTE规范中已经标识了一个实施例，被称为网络切片。为在DL-SCH中有效地利用PHY资源和复用各种切片(具有不同资源分配方案，参数集和调度策略)，使用灵活的和自包含的帧或者子帧设计。
图9图示根据本公开的实施例的示例天线块900。图9中图示的天线模块900的实施例仅用于说明。图9不将本公开的范围限于天线模块900的任何特定实现。
对于毫米波频带，虽然天线元件的数目对于给定形状因数可能较大，但是由于硬件约束(比如在毫米波频率安装大量ADC/DAC的可行性)，可以对应于数字预编码的端口的数目的CSI-RS端口的数目趋向于是有限的，如图10所示。在该情况下，一个CSI-RS端口映射到可以由模拟移相器组控制的大量天线元件上。一个CSI-RS端口然后可以对应于通过模拟波束成形产生窄模拟波束的一个子阵列。该模拟波束可以配置为通过跨符号或者子帧地改变移相器组来跨较宽角度范围地扫描(sweep)。子阵列的数目(等于RF链的数目)与CSI-RS端口的数目NCSI-PORT相同。数字波束成形单元跨NCSI-PORT个模拟波束执行线性组合以进一步增大预编码增益。虽然模拟波束是宽带(因此不是频率选择性的)，但是数字预编码可以跨频率子带或者资源块改变。
在LTE中，对于周期性(基于PUCCH)和非周期性(基于PUSCH)的CSI报告两者存在多个CSI报告模式。每个CSI报告模式取决于(伴随着)许多其他参数(例如，码本选择、传输模式、eMIMO类型、RS类型、CRS或者CSI-RS端口的数目)。可以感觉到至少两个缺点。首先，存在复数的“嵌套循环”(IF...ELSE...)和耦合/链接的网。这使测试工作复杂化。第二，当引入新特征时特别地限制前向兼容性。
虽然以上缺点应用于DL CSI测量，但是对于UL CSI测量也是这样。在LTE中，ULCSI测量框架以基本形式存在，且不随DL对应方而演进。在伴随着用于UL的OFDMA或者基于OFDMA的多址接入的可能的凸显的、用于下一代系统的TDD或者基于互易性的系统的出现时，可应用于DL和UL两者的相同的(或者至少类似的)CSI测量和报告框架是有益的。
为帮助UE确定UE的RX和/或TX波束，采用波束扫描过程，其由gNB发送一组发送波束以扫描小区区域和UE使用UE的接收波束测量不同波束上的信号质量组成。为促进候选波束标识、波束测量和波束质量报告，gNB给UE配置与一组TX波束对应的一个或多个RS资源(例如，SS块，周期性/非周期性/半永久的CSI-RS资源或者CRI)。RS资源指的是关于一个或多个时间(OFDM符号)/频率(资源元素)/空间(天线端口)域位置的组合的参考信号传输。对于每个RX波束，UE报告使用该RX波束接收的、以信号强度(RSRP)排列的不同TX波束和可选地CSI(CQI/PMI/RI)。基于UE的测量报告反馈，gNB给UE配置用于PDCCH和/或PDSCH的接收的一组TX波束。
图10图示根据本公开的实施例的示例用户设备1000。图10中图示的用户设备1000的实施例仅用于说明。图10不将本公开的范围限于任何特定实现。
如图10所示，UE包括2G/3G/4G通信模块和5G毫米波通信模块。每个通信模块包括一个或多个天线、一个射频(RF)收发器、发送(TX)和接收(RX)处理电路系统。UE还包括扬声器、处理器、输入/输出(I/O)接口(IF)、一个或多个传感器(触摸传感器、接近传感器、陀螺仪等)、触摸屏、显示器和存储器。存储器包括固件、操作系统(OS)和一个或多个应用。
RF收发器从天线接收由网络的eNB/gNB发送的进入的RF信号。RF收发器下变频进入的RF信号以生成中频(IF)或者基带信号。该IF或者基带信号被发送到RX处理电路系统，该RX处理电路系统通过滤波、解码和/或数字化该基带或者IF信号来生成已处理的基带信号。RX处理电路系统将已处理的基带信号发送到处理器以用于进一步的处理(例如用于语音或者网络浏览数据)。
TX处理电路系统从处理器接收输出的基带数据(比如语音、网络数据、电子邮件或者交互视频游戏数据)。TX处理电路系统编码、复用和/或数字化输出的基带数据以生成已处理的基带或者IF信号。RF收发器从TX处理电路系统接收输出的已处理基带或者IF信号，并将基带或者IF信号上变频为经由天线发送的RF信号。
处理器可以包括一个或多个处理器，并执行存储器中存储的基本OS程序以控制UE的总体操作。在一个这种操作中，主处理器根据公知原理通过RF收发器、RX处理电路系统和TX处理电路系统控制正向信道信号的接收和反向信道信号的发送。主处理器还可以包括配置为分配一个或多个资源的处理电路系统。
例如，处理器可以包括配置为分配唯一载波指示符的分配器处理电路系统，和配置为在载波之一中检测调度物理下行链路共享信道(PDSCH)接收和物理上行链路共享信道(PUSCH)发送的物理下行链路控制信道(PDCCH)的检测器处理电路系统。下行链路控制信息(DCI)用于几个目的，且在各个PDCCH中通过DCI格式传送。例如，DCI格式可以对应于用于PDSCH接收的下行链路分配或者用于PUSCH发送的上行链路许可。在一些实施例中，处理器包括至少一个微处理器或者微控制器。
处理器还能够执行存储器中驻留的其他处理和程序，比如用于支持eNB/gNB间载波聚合的eNB/gNB间协调方案的操作。应当理解eNB/gNB间载波聚合也可以被称为双连接。处理器可以通过执行处理根据需要将数据移动到存储器中或者存储器之外。在一些实施例中，处理器配置为执行多个应用，比如用于MU-MIMO通信的应用，包括获得PDCCH的控制信道元素。
处理器可以基于OS程序或者响应于从eNB/gNB接收到的信号操作多个应用。主处理器还耦合到I/O接口，I/O接口向UE提供连接到比如膝上型计算机和手持式计算机之类的其他装置的能力。I/O接口是在这些配件和主控制器之间的通信路径。
处理器还耦合到触摸屏和显示器。UE的操作者可以使用触摸屏以将数据输入到UE中。显示器可以是能够呈现比如来自网站的文字和/或至少有限图形的液晶显示器、发光二极管显示器或者其他显示器。
存储器耦合到处理器。存储器的一部分可以包括随机存取存储器(RAM)，且存储器的另一部分可以包括闪存存储器或者其他只读存储器(ROM)。
虽然图10图示UE的一个示例，但是可以对图10做出各种改变。例如，图10中的各种组件可以被组合、进一步细分或者省略，且可以根据特定的需要添加附加的组件。作为特定示例，处理器可以被划分为多个处理器，比如一个或多个中央处理单元(CPU)和一个或多个图形处理单元(GPU)。此外，虽然图10图示UE配置为移动电话或者智能电话，但是UE可以配置为作为其他类型的移动或者静止装置来操作。
5G终端或者UE可以装备有多个天线元件。波束成形是当UE尝试建立与BS站的连接时的重要因素。为补偿毫米波的较窄模拟波束宽度，可以采用模拟波束扫描以使能UE的较宽的信号接收或者发送覆盖。
波束码本包括一组码字，其中码字可以是应用于天线元件的一组模拟相移值或者一组幅度加相移位值，以形成模拟波束。给定一组波束码本，可以逐个地扫描波束，例如，在水平域中从左至右，在垂直域中从上到下。
在一个实施例中，可以将系统优化称为给定UE特定状况来确定采用UE的哪个RF模块的哪个RF波束的过程/算法的设计。UE特定状况可以由信道状况以及UE的协议状态确定。信道状况包括期望和干扰信号信道状况、UE方位的影响、手或者身体或者对象阻挡、和UE的移动。协议状态是指UE调制解调器的连接状态或者活动。
例如，UE可以处于初始接入或者切换的状态。其可以处于RRC连接状态，RRC空闲状态或者RRC禁止状态。其可以处于接收或者发送广播或者单播信号或者两者的状态。其可以处于接收或者发送控制信道、数据信道或者两者的状态。可以将协议状态称为上述的调制解调器连接活动中的一个或多个。
图11图示根据本公开的实施例的示例系统优化概览1100。图11中图示的系统优化概览1100的实施例仅用于说明。图11不将本公开的范围限于任何特定实现。
图11中图示了提供的系统优化的概览。UE特定状况基于来自终端上的传感器(比如陀螺仪、惯性测量单元(IMU)、接近传感器、GPS接收器)的输入、手或者身体阻挡检测和信道状况而确定。UE特定状况是到控制采用的RF模块和模拟波束的智能波束管理系统的输入。
图12图示根据本公开的实施例的示例系统优化框架1200。图12中图示的系统优化框架1200的实施例仅用于说明。图12不将本公开的范围限于任何特定实现。
该框架包括3个模块(例如，电路)。第一模块是UE特定状况检测模块，其取得比如来自传感器、5G调制解调器基带(BB)和RF模块的测量的输入。UE特定状况检测模块输出UE特定状况。第二模块是执行RF模块和RF/模拟波束码本选择算法的模块。第三模块是存储用于RF模块的RF/模拟波束码本的码本模块。第二模块将来自第三模块取得的波束码本和UE特定状况作为输入，并输出关于采用的RF模块和相应的波束码本的决策。
输出可以以信号通知5G BB模块或者RF模块。在一个示例架构中，第二模块和第三模块组合为一个模块。在另一架构的示例中，第一、第二和第三模块组合为一个模块。
在初始接入中，UE执行小区搜索和随机接入过程以接入检测到的小区。在5G NR毫米波网络中，在如由期望的小区覆盖确定的角度范围上，gNB对于同步信号块(SSB)执行发送波束扫描。UE还可以执行RX波束扫描以检测和标识来自gNB的最强的SSB波束。假定通过对于天线元件应用相移而形成波束，则波束的数目是移相器位的数目和天线元件的数目的函数。
例如，对于3-位移相器和4个天线元件，波束的数目是23.4＝4096。在该大数目的波束上的波束扫描可能导致过度的延迟，因此需要减小延迟的方法。UE RX波束可以设计为是“宽的”或者“窄的”。宽的波束具有较低的波束成形增益，但是如果链路质量足够，可以具有较大的波束宽度，这可以减小小区搜索时间。窄的波束具有较高的波束成形增益，但是具有较小的波束宽度，这可能增加小区搜索时间，然而，较高的波束成形增益可能是扩展范围/覆盖所需的。
“宽的”和“窄的”波束的定义可以一般化以表示波束球覆盖特性。波束的球覆盖可以表示为波束在球面或者目标空间覆盖区域上的采样增益的累积分布函数(CDF)。如果增益CDF曲线在梯度上相对陡峭，则波束是相对“宽的”。在初始接入之后，UE可以使用用于初始接入的相同波束用于到小区的基本连接或者回落(fallback)连接，例如用于确定用于物理随机接入信道发送的TX波束，用于接收广播、下行链路控制和回落数据信道和用于确定用于控制和上行链路控制和回落数据信道的TX波束。
在一个实施例中，首先使用第一组的UE RX波束在小区搜索中检测或者接收SSB信号。如果以UE RX波束找到要接入的适当的小区，则UE使用RX波束接入该小区；否则如果使用第一组UE RX波束没有找到适当的小区，则UE使用第二组的UE RX波束以在小区搜索中检测或者接收SSB信号。
图13图示根据本公开的实施例的用于利用两组波束的小区搜索过程的方法1300的流程图。图13中图示的方法1300的实施例仅用于说明。图13不将本公开的范围限于任何特定实现。
如图13所示，方法1300始于步骤1302。在步骤1302，方法1300开始小区搜索。在步骤1304，方法1300以第一组波束执行小区搜索。在步骤1306，方法1300确定是否找到适当的小区。如果在步骤1306找到适当的小区，则方法1300执行步骤1310。在步骤1310，方法1300以用于检测到小区的波束执行接入。在步骤1312，方法执行小区搜索。在步骤1306，如果没有找到适当的小区，则方法1300在步骤1308中以第二组波束执行小区搜索。
适当的小区是提供用于连接的足够信号质量(例如。信号与干扰和信噪比(SINR)高于某个阈值，和/或SSB的参考信号接收功率(RSRP)高于某个阈值)的小区。在图13中图示了该过程。
在一个示例中，第一组波束是一组宽的波束，且第二组波束是一组窄的波束。上述的波束的组可以表示为波束码本。该过程可以以直接的方式扩展到多于两组的波束。
图14图示根据本公开的实施例的用于信令消息交换的方法1400的流程图。图14中图示的方法1400的实施例仅用于说明。图14不将本公开的范围限于任何特定实现。
如图14所示，在步骤1402中，5G调制解调器将用于小区搜索RX波束的请求发送到系统优化模块。在步骤1404中，系统优化模块将用于小区搜索的第一组模块/Rx波束码本发送到5G调制解调器。在步骤1406中，5G调制解调器发送小区搜索结果(例如，失败，测量结果)。在步骤1408中，系统优化模块将第二组模块/波束码本发送到5G调制解调器。在步骤1410中，5G调制解调器发送小区搜索结果(例如，成功，成功地检测到小区的模块/波束)。
在图14中给出实现如图13中描述的过程的系统优化模块和5G调制解调器之间的消息传送流程图的示例。
5G调制解调器首先发送请求以从系统优化模块获得“小区搜索RX波束”的配置。响应于该请求，系统优化模块发送用于通过5G调制解调器小区搜索的第一组RF模块和波束码本(例如，用于宽的波束)的配置。如果小区搜索结果失败，则搜索结果以及测量结果发送到系统优化模块。基于这些输入，系统优化模块确定在下一轮小区搜索中要由5G调制解调器使用的第二组RF模块和波束码本(例如，用于窄的波束)。测量结果可以帮助系统优化模块优先化在下一轮小区搜索中登记更好的测量结果的RF模块。如果第二轮的结果是肯定的，则将用于成功地检测到小区的RF模块和波束码本(或者波束索引)发送到系统优化模块。
图15图示根据本公开的实施例的用于利用多个RF模块和波束码本的小区搜索过程的方法1500的流程图。图15中图示的方法1500的实施例仅用于说明。图15不将本公开的范围限于任何特定实现。
如图15所示，方法1500始于步骤1502。在步骤1502中，方法1500开始小区搜索。在步骤1504中，方法1500检测UE特定状况。在步骤1506中，方法1500确定用于小区搜索的模块和相应的码本的组。在步骤1508中，方法1500应用第一模块、码本用于波束扫描。在步骤1510中，方法1500确定是否找到适当的小区。如果在步骤1510找到适当的小区，则方法1500在步骤1516中以用于检测到小区的波束执行接入。在步骤1518中，方法1500结束小区搜索。在步骤1510中，如果没有找到适当的小区，则方法1500在步骤1512确定在当前模块中是否剩余码本。在步骤1512，如果剩余码本，则方法1500在步骤1520中应用当前模块中的下一码本。在步骤1512，如果没有剩余码本，则方法1500在步骤1514中应用下一模块和相应的码本。
在一个实施例中，UE的特定状况用于引导或者确定用于小区搜索的RF模块和相应的波束码本的组。更一般地，UE的特定状况用于引导或者确定用于小区搜索的RF模块和相应的波束码本的组的搜索序列。图15中图示了该过程的示例。
在一个实施例中，记录成功地用于小区搜索或者连接的RF模块和波束码本以及UE位置信息(例如，来自GPS)。在该情况下，UE特定状况是UE位置。UE位置信息可以是GPS坐标或者其他位置信息格式。数据可以存储在装置存储器中。当UE需要在相同位置或者在相同的位置的附近执行小区搜索或者波束搜索时，该数据可以用于加速小区搜索或者波束管理处理。
图16图示如由装置执行的、根据本公开的实施例的用于将UE位置信息用于确定用于小区搜索的RF模块和波束码本的方法1600的流程图。图16中图示的方法1600的实施例仅用于说明。图16不将本公开的范围限于任何特定实现。
如图16所示，方法1600始于步骤1602。装置在步骤1602中启动5G连接。在步骤1604中，装置检测UE的位置。在步骤1606中，装置搜索用于在当前UE位置成功地接入小区的RF模块和波束码本的记录。在步骤1608中，装置确定是否找到记录。在步骤1608中，装置找到记录，设备在步骤1612中以来自记录的RF模块和波束码本开始小区搜索。如果在步骤1608没有找到记录，则设备在步骤1610中以默认RF模块和默认波束码本开始小区搜索。
具体地，如果记录存在，则UE首先使用在用于执行小区搜索的相同位置或者相同位置的附近成功地用于小区搜索或者波束搜索的最后一个RF模块和/或波束码本；否则UE应用默认RF模块和波束码本搜索序列。在图16中图示了该过程。如果来自记录的RF模块和/或波束码本没有导致成功的小区搜索或者波束搜索，则UE应用默认RF模块和波束码本搜索序列，可能减去不成功的RF模块和/或波束码本。
在一个示例中，利用UE位置信息有益于减小位于小区边缘的UE的小区搜索或者波束搜索延迟，且需要窄的波束获取足够的链路质量。如果UE确定处于小区边缘位置则可以首先使用具有窄的波束的波束码本。在一个替代中，代替优先化最后的成功的RF模块和/或码本，UE优先使用在过去的小区搜索或者波束搜索中具有最高成功率，或者在相同位置或者相同位置的附近的过去连接中具有最高使用率的的RF模块和/或波束码本；否则UE应用默认RF模块和波束码本搜索序列。
在一个实施例中，记录就成功率或者使用率而言用于小区搜索或者连接的RF模块和波束码本的统计。如果用于数据通信则考虑所述使用的波束。该用于通信的波束的使用可以从通信基带模块标识。例如，假定UE具有两个RF模块，模块A和模块B。进一步假定每个模块具有两个波束码本，即用于模块A的码本A-1和A-2；和用于模块B的码本B-1和B-2。
选择RF模块和码本的组合的百分比或者次数或者概率可以在比如表1的表中记录，其中∑iαi＝1。可以有用于每个UE特定状况(例如，UE位置)的一个表。用于RF模块和波束码本的搜索序列可以从αi确定，特别地，搜索的次序根据减小的αi值；换句话说，首先搜索具有最大的αi的模块和码本，之后是第二大的，等等。如图15和图16所示的过程可以用如由UE特定状况确定的搜索序列应用。
表1
Figure BDA0002683089660000241
UE特定状况的检测可以花费一段时间以在终端完成。为了最小化小区搜索或者波束搜索延迟，在正在确定UE特定状况的同时，RF模块和波束码本搜索可以根据默认序列执行。在已经确定UE特定状况之后，如果搜索还未成功则终止或者暂停默认序列，且可以执行与UE特定状况对应的搜索序列。如果在已经确定UE特定状况之前搜索成功，则可以记录成功的RF模块和/或波束码本。
在一个实施例中，记录成功地用于小区搜索的RF模块和波束码本以及来自陀螺仪的数据。数据可以存储在装置存储器中。如对于UE位置描述的上述过程也可以应用于陀螺仪数据。
在一个实施例中，记录成功地用于小区搜索的RF模块和波束码本以及来自IMU的数据。数据可以存储在装置存储器中。如对于UE位置描述的上述过程也可以应用于IMU数据。
在一个实施例中，UE特定状况是来自GPS、陀螺仪、IMU、时钟及其他数据类型的数据的组合。数据可以存储在装置存储器中。上述过程可以应用于如由数据类型的组合确定的UE特定状况。
图17图示根据本公开的实施例的示例UE波束统计处理电路1700。图17中图示的UE波束统计处理模块1700的实施例仅用于说明。图17不将本公开的范围限于任何特定实现。
图17示出了获得UE波束选择数据、UE位置数据和各种传感器数据，处理数据和确定波束搜索序列(在RF模块内和跨RF模块)的UE波束统计处理模块。表2示出了UE特定状况和波束搜索序列之间的映射表。该表被更新且可以存储在终端的内部存储器中。
表2
UE特定状况 波束搜索序列
状况1 序列1
状况2 序列2
... ...
状况N 序列N
为减小存储数据需要的存储器大小，可以在可以以高概率找到UE的位置执行(或者优先化)数据记录。可以以高概率找到UE的位置可以通过以下确定：采样从UE上的比如GPS的传感器、及提供类似的信息其他传感器获得的位置信息，和通过确定以相对较高的出现次数登记/记录的位置(或者地理区域)。
例如，当用户在家和/或工作地点，或者可能以高概率找到用户的其他位置时可以存储数据，例如，UE以高于阈值(0<T<1(例如T＝0.5))的概率处于该位置，阈值是可配置的。
图18图示根据本公开的实施例的示例高概率位置1800。图18中图示的高概率位置1800的实施例仅用于说明。图18不将本公开的范围限于任何特定实现。
图19图示根据本公开的实施例的在具有高概率的位置的示例记录更新1900。图19中图示的记录更新1900的实施例仅用于说明。图19不将本公开的范围限于任何特定实现。
在另一示例中，具有高概率的UE的位置是用户的日常通行路线(参见图18)。该位置可以是地理区域而并非必须是空间点。图19中图示了示例整体处理。通过优先化保留高概率位置的记录，表2(表示数据库)的表大小可以显著地较小。
数据记录的优先化方案可以从空间(位置)依赖的扩展到时空依赖的。换句话说，首先确定用于具有高概率的UE的位置和时间的组合。时间信息可以指以按小时的时间段(其他时间分辨率也是可能的)。然后当UE处于已经确定为是高概率的空间与时间时更新记录。可以将其中UE处于已经确定为是高概率的空间和/或时间的状况称为“优先化的状况”。
图20图示根据本公开的实施例的用于具有优先化的状况数据库的UE波束统计处理模块的方法2000的流程图。图20中图示的方法2000的实施例仅用于说明。图20不将本公开的范围限于任何特定实现。
图20示出了通过UE波束统计处理模块的优先化的状况更新和波束搜索序列确定的过程。UE波束统计处理模块接收输入并更新优先化的状况的列表，即，新状况可以添加为优先化的和/或现有的优先化的状况可以去除其优先状态。如果接收到的UE特定状况是优先化的状况，则波束搜索序列被确定且是该模块的输出。
如图20所示，方法2000始于步骤2002。在步骤2002，方法2000接收UE特定状况信息。在步骤2004，方法2000更新优先化的状况数据库。在步骤2006，方法2000确定接收到的UE特定状况是否是优先化的状况。在步骤2006，如果方法2000确定UE特定状况，则方法2000在步骤2010中执行默认的波束搜索序列。在步骤2006，没有确定UE特定状况，方法2000在步骤2008中确定用于UE特定状况的波束搜索序列。
图21图示根据本公开的实施例的用于具有优先化的状况数据库的UE波束操作的方法2100的流程图。图21中图示的方法2100的实施例仅用于说明。图21不将本公开的范围限于任何特定实现。
如图21所示，方法2100始于步骤2102。在步骤2102，方法2100接收UE特定状况信息。在步骤2104，方法2100更新优先化的状况数据库。在步骤2106，方法2100确定接收到的UE特定状况是否是优先化的状况。在步骤2106，如果方法2100确定接收到的UE特定状况是优先化的状况，则方法2100在步骤2108执行UE波束操作2。在步骤2106，未接收，方法2100在步骤2110执行UE波束操作1。
更一般地，UE波束统计处理模块的输出可以是某个UE波束操作，包括UE波束码本选择或者搜索序列或者生成、UE波束选择或者搜索序列或者生成、UE天线模块选择或者搜索序列、UE天线阵列选择或者搜索序列、和UE天线元件选择或者搜索序列。图21中图示了该过程，其中UE波束操作可以是上述操作中的任何一个或多个。
图22图示根据本公开的实施例的用于优先化的状况数据库更新的方法2200的流程图。图22中图示的方法2200的实施例仅用于说明。图22不将本公开的范围限于任何特定实现。
如图22所示，在步骤2202中，方法2200接收UE特定状况信息。在步骤2204，方法2200更新优先化的状况数据库。
图23图示根据本公开的实施例的用于利用优先化的状况数据库的UE波束操作的方法2300的流程图。图23中图示的方法2300的实施例仅用于说明。图23不将本公开的范围限于任何特定实现。
如图23所示，方法2300始于步骤2302。在步骤2302，方法2300接收UE特定状况信息。在步骤2304，方法2300确定UE特定状况是否是优先化的状况。在步骤2304，方法2300确定UE特定状况是否是优先化的状况。在步骤2304，如果方法2300确定UE特定状况是优先化的状况，则方法在步骤2306根据优先化的状况标识波束搜索序列。在步骤2308，在步骤2304未确定优先化的状况，则方法2300在步骤2308执行默认波束搜索序列。
图24图示根据本公开的实施例的用于利用优先化的状况数据库的UE波束操作的方法2400的另一流程图。图24中图示的方法2400的实施例仅用于说明。图24不将本公开的范围限于任何特定实现。
如图24所示，方法2400始于步骤2402。在步骤2402，方法2400接收UE特定状况信息。在步骤2404，方法2400确定UE特定状况是否是优先化的状况。在步骤2404，如果方法2400确定UE特定状况是优先化的状况，则方法2400在步骤2406执行UE波束操作2。在步骤2404，如果UE特定状况不是优先化的状况，则方法2400在步骤2408执行UE波束操作。
在一个实施例中，优先化的状况数据库的更新和基于UE特定状况信息的UE波束操作确定分开地执行，包括由分开的模块执行，或者在不同时间实例执行，或者在不同时间间隔执行，等等。这在图22、图23和图24中图示，由此图22、图23和图24示为分开的过程。
图25图示根据本公开的实施例的用于通过终端的码字去除的方法2500的流程图。图25中图示的方法2500的实施例仅用于说明。图25不将本公开的范围限于任何特定实现。
如图25所示，方法2500在步骤2502从具有低于预定阈值的使用率的码本标识一个或多个码字/一个或多个波束。在步骤2504，方法2500从码本去除标识的一个或多个码字/一个或多个波束。
在一个实施例中，基于使用率的统计，终端可以去优先化或者排除(去除)RF模块或者波束码本，或者将从波束扫描过程去优先化或者排除长时间段未使用的波束码字，这可以进一步减小波束扫描的延迟。这可以由UE波束统计处理模块执行。在图25中给出用于码字的去除的示例流程图。
图26图示根据本公开的实施例的用于通过终端的码本更新的方法2600的流程图。图26中图示的方法2600的实施例仅用于说明。图26不将本公开的范围限于任何特定实现。
如图26所示，方法2600在步骤2602标识具有低于预定阈值的使用率的一个或多个码字/一个或多个波束。在步骤2604，方法2600从码本去除标识的一个或多个码字/一个或多个波束(去除的x个码字，x＝>0)。在步骤2606，方法2600将新的x个码字/波束添加到码本。
在一个选项中，终端可以将具有低于阈值的使用率的码字替换为另一码字。这可以由UE波束统计处理模块执行。在图26中给出用于码字的去除的示例流程图。
此外，终端可以发送指示给用户(例如，通过从物理层全程地到应用层的指示实现)，以便如果状况由于从接近RF模块的对象(例如，由于电话的保护外壳)导致的可能损坏或者永久阻挡而被认为异常，向用户通知该状况。然后可以由用户采取动作以修复损坏或者去除阻挡。
应当注意，实施例可以应用于无线电资源管理(RRM)过程中的邻居小区搜索。
为使能增强波束搜索的用户选择，可以在移动终端的用户界面上提供用户同意的选项。用户同意的选项可以在终端上的“连接”设置中提供，以用于“增强的5G毫米波波束搜索”。不排除其他位置。如果开启“增强的5G毫米波波束学习和更新”选项，则收集用户的波束数据和必要的上下文信息，且由UE波束统计处理模块执行波束搜索序列确定；否则不收集用户的数据且不执行波束搜索序列确定。
图27图示如可以由用户设备(UE)(例如，如图1所示的111-116)执行的、根据本公开的实施例的用于波束管理的方法2700的流程图。图27中图示的方法2700的实施例仅用于说明。图27不将本公开的范围限于任何特定实现。
如图27所示，方法2700始于步骤2702。在步骤2702，UE存储包括关于由UE可检测的UE特定状况的信息的优先化的数据库，其中，优先化UE特定状况中的每个。
在一个实施例中，UE在步骤2702中进一步检测UE的位置信息，确定是否在优先化的数据库中存储用于UE的位置信息的记录，该记录包括映射到每个包括使用率的一个或多个波束码本的射频(RF)的信息，和基于用于UE的位置信息的记录执行小区搜索。
在这种实施例中，UE特定状况是UE位置。UE位置信息可以是GPS坐标或者其他位置信息格式。数据可以存储在装置存储器中。当UE需要在相同的位置或者在相同的位置附近执行小区搜索或者波束搜索时，该数据可以用于加速小区搜索或者波束管理处理。
在这种实施例中，UE特定状况包括UE的协议状态、用户的活动、UE的位置、UE的方位、通过用户的UE阻挡状况或者信道环境中的至少一个。
在一个实施例中，UE在步骤2702中进一步通过一组传感器、惯性测量单元(IMU)或者全球定位系统(GPS)中的至少一个检测UE特定状况。
在一个实施例中，UE在步骤2702中进一步标识用于波束管理的默认搜索序列，当优先化的数据库不包括用于波束管理的UE特定状况时，默认搜索序列用于波束管理。在这种实施例中，UE特定状况和波束搜索序列相应地彼此映射和存储在UE的存储器中。
在一个实施例中，UE在步骤2702中进一步基于临时或者永久阻挡向用户生成指示，该指示指示用于使用UE的用户的状况是否异常。在这种实施例中，UE可以发送指示给用户(例如，通过从物理层全程地到应用层的指示实现)，以便如果状况由于接近RF模块的对象(例如，由于电话的保护外壳)导致的可能损坏或者永久阻挡而被认为异常，向用户通知该状况。然后可以由用户采取动作以解决损坏或者去除阻挡。
在步骤2704，UE确定是否检测到UE特定状况。在步骤2704，可以将系统优化称为给定UE特定状况来确定采用UE的RF模块的哪个RF波束的过程/算法的设计。在这种实例中，可以通过信道状况以及UE的协议状态确定UE特定状况。信道状况包括期望和干扰信号信道状况、UE方位的影响、手或者身体或者对象阻挡、和UE的移动。协议状态是指UE调制解调器的连接状态或者活动。
在步骤2706，UE基于确定结果更新包括UE特定状况的优先化的数据库。在步骤2706，为减小存储数据需要的存储器大小，可以在可以以高概率找到UE的位置执行(或者优先化)数据记录。
在步骤2708，UE基于UE特定状况的使用概率，重新优先化优先化的数据库中包括的UE特定状况中的每个。在一个示例中，可以以高概率找到UE的位置可以通过以下确定：通过采样从UE上的比如GPS的传感器、及提供类似的信息的其他传感器获得的位置信息，和通过确定以相对较高的出现次数登记/记录的位置(或者地理区域)。
在步骤2710，UE基于优先化的数据库生成用于波束管理的搜索序列，其中，搜索序列映射到UE特定状况中的每个。
在步骤2712，UE基于生成的搜索序列执行波束管理。
虽然已经以示例性实施例描述了本公开，但是可以向本领域技术人员提出各种改变和修改。本公开意在包含落入所附权利要求的范围内的这种改变和修改。
在本申请中的描述都不应该解读为暗示任何特定的元件、步骤或功能是必须包括在权利要求范围中的基本元件。专利的主题范围仅由权利要求限定。此外，权利要求不意在引用35U.S.C.§112(f)，除非确切的词“用于...的装置”后面有分词。

Claims (15)

1.一种无线通信系统中的用户设备(UE)，所述UE包括：
存储器，配置为存储包括关于通过UE可检测的UE特定状况的信息的数据库，其中，优先化UE特定状况中的每个；和
可操作地连接到存储器的至少一个处理器，所述至少一个处理器配置为：
确定是否检测到UE特定状况；
基于确定结果更新包括UE特定状况的数据库；
基于UE特定状况的使用概率，重新优先化数据库中包括的UE特定状况中的每个；
基于数据库生成用于波束管理的搜索序列，其中，所述搜索序列映射到UE特定状况中的每个；和
基于生成的搜索序列执行波束管理。
2.如权利要求1所述的UE，其中，所述至少一个处理器进一步配置为：
检测UE的位置信息；
确定用于UE的位置信息的记录是否存储在数据库中，所述记录包括映射到每个包括使用率的一个或多个波束码本的射频(RF)的信息；和
基于用于UE的位置信息的记录执行小区搜索。
3.如权利要求1所述的UE，其中，所述UE特定状况包括UE的协议状态、用户的活动、UE的位置、UE的方位、通过用户的UE阻挡状况或者信道环境中的至少一个，
其中，使用概率基于UE波束选择数据、UE的位置信息、时间信息或者传感器信息中的至少一个确定。
4.如权利要求1所述的UE，其中，所述处理器进一步配置为通过一组传感器、惯性测量单元(IMU)或者全球定位系统(GPS)中的至少一个检测UE特定状况。
5.如权利要求1所述的UE，其中，所述处理器进一步配置为标识用于波束管理的默认搜索序列，当数据库不包括用于波束管理的UE特定状况时，默认搜索序列用于波束管理。
6.如权利要求1所述的UE，其中，所述处理器进一步配置为基于临时或者永久阻挡，生成和对用户输出用户正在使用UE的状况异常的指示。
7.一种用于波束管理的用户设备(UE)的方法，所述方法包括：
存储包括关于通过UE可检测的UE特定状况的信息的数据库，其中，优先化UE特定状况中的每个；
确定是否检测到UE特定状况；
基于确定结果更新包括UE特定状况的数据库；
基于UE特定状况的使用概率，重新优先化数据库中包括的UE特定状况中的每个；
基于数据库生成用于波束管理的搜索序列，其中，所述搜索序列映射到UE特定状况中的每个；和
基于生成的搜索序列执行波束管理。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包括：
检测UE的位置信息；
确定用于UE的位置信息的记录是否存储在数据库中，所述记录包括映射到每个包括使用率的一个或多个波束码本的射频(RF)的信息；和
基于用于UE的位置信息的记录执行小区搜索。
9.如权利要求7所述的方法，其中，所述UE特定状况包括UE的协议状态、用户的活动、UE的位置、UE的方位、通过用户的UE阻挡状况或者信道环境中的至少一个，其中，使用概率基于UE波束选择数据、UE的位置信息、时间信息或者传感器信息中的至少一个确定。
10.如权利要求7所述的方法，进一步包括通过一组传感器、惯性测量单元(IMU)或者全球定位系统(GPS)中的至少一个检测UE特定状况。
11.如权利要求7所述的方法，其中，所述使用概率基于UE波束选择数据、UE的位置信息、时间信息或者传感器信息中的至少一个确定。
12.如权利要求7所述的方法，进一步包括基于临时或者永久阻挡，生成和对用户输出用户正在使用UE的状况异常的指示。
13.一种包括指令的非瞬时计算机可读介质，所述指令当由用户设备(UE)的至少一个处理器执行时使得UE：
控制存储器，所述存储器配置为存储包括关于通过UE可检测的UE特定状况的信息的数据库，其中，优先化UE特定状况中的每个；
确定是否检测到UE特定状况；
基于确定结果更新包括UE特定状况的数据库；
基于UE特定状况的使用概率，重新优先化数据库中包括的UE特定状况中的每个；
基于数据库生成用于波束管理的搜索序列，其中，所述搜索序列映射到UE特定状况中的每个；和
基于生成的搜索序列执行波束管理。
14.如权利要求13所述的非瞬时计算机可读介质，进一步包括指令，所述指令当由至少一个处理器执行时使得UE：
检测UE的位置信息；
确定用于UE的位置信息的记录是否存储在数据库中，所述记录包括映射到每个包括使用率的一个或多个波束码本的射频(RF)的信息；
基于用于UE的位置信息的记录执行小区搜索，
通过一组传感器、惯性测量单元(IMU)或者全球定位系统(GPS)中的至少一个检测UE特定状况，
标识用于波束管理的默认搜索序列，当数据库不包括用于波束管理的UE特定状况时，所述默认搜索序列用于波束管理；和
基于临时或者永久阻挡，对用户生成指示，所述指示指示使用UE的用户的状况是否异常。
15.如权利要求13所述的非瞬时计算机可读介质，其中，所述UE特定状况包括UE的协议状态、用户的活动、UE的位置、UE的方位、通过用户的UE阻挡状况或者信道环境中的至少一个，
其中，使用概率基于UE波束选择数据、UE的位置信息、时间信息或者传感器信息中的至少一个确定。
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