CN111903068B - 用于5g终端的无线电前端波束扫描方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于利用物联网(IoT)技术融合第五代(5G)通信系统以支持比第四代(4G)系统更高的数据速率的通信方法和系统。本公开可以应用于基于5G通信技术和IoT相关的技术的智能服务，例如智能家居、智能建筑、智慧城市、智能汽车、联网汽车、医疗保健、数字教育、智能零售、安保与安全服务。提供了一种无线通信系统中的用户设备(UE)的方法。该方法包括：确认在用于与基站(BS)通信的波束集中的每个波束的辐射方向图；确认包括波束集中的每个波束的波束索引的数据库；基于数据库、每个波束的辐射方向图或UE特定条件中的至少一项来确认波束扫描序列；以及基于波束扫描序列来扫描波束集中的每个波束，以通过收发器辐射每个波束的信号功率。

Description

用于5G终端的无线电前端波束扫描方法
技术领域
本申请总体上涉及波束管理。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
为了满足自部署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5G或pre-5G通信系统。因此，5G或pre-5G的通信系统也称为“超4G网络”或“后LTE系统”。5G通信系统被认为是在更高的频率(毫米波(mmWave))频段(例如，60GHz频段)中实现的，以实现更高的数据速率。为了降低无线电波的传播损耗并增加传输距离，在5G通信系统中讨论了波束成形、大规模多输入多输出(MIMO)、全维MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形、大规模天线技术。此外，在5G通信系统中，基于先进的小小区、云无线电接入网(RAN)、超密集网络、设备对设备(D2D)通信、无线回程、移动网络、协作通信、协调多点(CoMP)、接收端干扰消除等，用于系统网络改进的开发正在进行。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(NOMA)和稀疏码多址(SCMA)。
目前，人类生成和消耗信息的以人为本连接网的互联网正在向物联网(IoT)演进，在物联网中分布式实体(诸如，事物)交换和处理信息而不需要人类干预。已经出现了通过与云服务器的连接将物联网技术和大数据处理技术结合在一起的万物互联(IoE)网。IoT实现需要诸如“传感技术”、“有线/无线通信和网络基础结构”、“服务接口技术”和“安全技术”之类的技术元素，最近已经研究了传感器网络、机器对机器(M2M)通信、机器类型通信(MTC)等。这样的IoT环境可以提供通过收集和分析在所连接的事物之间生成的数据为人类生活创造新的价值的智能互联网技术服务。通过现有信息技术(IT)与各种工业应用之间的融合和结合，IoT可应用于包括智能家居、智能建筑、智慧城市、智能汽车或互联汽车、智能电网、医疗保健、智能家电和高级医疗服务的多种领域。
与此一致，已经进行了各种尝试以将5G通信系统应用于IoT网络。例如，诸如传感器网络、机器类型通信(MTC)和机器对机器(M2M)通信之类的技术可以通过波束成形、MIMO和阵列天线来实现。作为上述大数据处理技术的云无线电接入网络(RAN)应用也可以被视为5G技术与IoT技术之间融合的示例。
在无线通信网络中，网络接入和无线电资源管理(RRM)通过物理层同步信号和更高层(MAC)过程启用。特别地，用户设备(UE)尝试检测同步信号以及用于初始接入的至少一个小区标识(ID)的存在。一旦UE处于网络中并且与服务小区相关联，UE就通过尝试检测它们的同步信号和/或测量相关联的小区特定参考信号(RS)来监视几个相邻小区。
发明内容
技术问题
对于下一代蜂窝系统，例如第三代合作伙伴关系-新无线电接入或接口(3GPP-NR)，需要适用于各种使用案例的高效统一的无线电资源获取或跟踪机制，例如增强型移动宽带(eMBB)、超可靠的低延迟(URLLC)、大规模机器类型通信(mMTC)，每个都对应于不同的覆盖范围要求和具有不同传播损耗的频带。
问题的解决方案
在一个实施例中，提供了一种无线通信系统中的用户设备(UE)。所述UE包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为：确认用于与基站(BS)通信的波束集中的每个波束的辐射方向图；确认包括所述波束集中的每个波束的波束索引的数据库；基于所述数据库、每个波束的辐射方向图或UE特定条件中的至少一项来确认波束扫描序列；以及基于所述波束扫描序列来扫描所述波束集中的每个波束，以通过可操作地连接到所述至少一个处理器的收发器辐射每个波束的信号功率。
在另一实施例中，提供了一种无线通信系统中的用户设备(UE)的方法。所述方法包括：确认在用于与基站(BS)通信的波束集中的每个波束的辐射方向图；确认包括所述波束集中的每个波束的波束索引的数据库；基于数据库、每个波束的辐射方向图或UE特定条件中的至少一项来确定波束扫描序列；以及基于所述波束扫描序列扫描所述波束集中的每个波束，以通过收发器辐射每个波束的信号功率。
在又一实施例中，提供了一种包括有指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令由用户设备(UE)的至少一个处理器执行。非暂时性计算机可读介质包括使得UE进行以下操作的指令：确认在用于与基站(BS)通信的波束集中的每个波束的辐射方向图；确认包括所述波束集中的每个波束的波束索引的数据库；基于数据库、每个波束的辐射方向图或UE特定条件中的至少一项来确认波束扫描序列；以及基于所述波束扫描序列扫描所述波束集中的每个波束，以通过收发器辐射每个波束的信号功率。
根据以下附图、说明书和权利要求，其他技术特征对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
在进行下面的详细描述之前，阐述贯穿本专利文件使用的某些单词和短语的定义可能是有利的：术语“耦合”及其派生词是指两个或更多个元件之间的任何直接或间接通信，无论这些元件是否彼此物理接触。术语“发送”、“接收”和“通信”及其派生词涵盖直接和间接通信。术语“包括”和“包含”及其派生词是指包括但不限于。术语“或”是包含性的，意味着和/或。短语“与……相关联”及其派生词意指包括、包括在其中、与之互连、包含、包含在其中、连接到或与之连接、耦合到或与之耦合、与之可通信、与之协作、交错、并置、与之接近、联系到与之有联系、具有、具有……属性、关系到或与之有关系等。术语“控制器”是指控制至少一个操作的任何设备、系统或其一部分。这样的控制器可以以硬件或硬件和软件的组合和/或固件来实现。与任何特定控制器关联的功能可以是本地或远程地的集中式或分布式。当与项目列表一起使用时，短语“至少一个”意味着可以使用一个或更多个所列项目的不同组合，并且可能只需要列表中的一个项目。例如，“A、B和C中的至少一个”包括以下任意组合：A、B、C，A和B，A和C，B和C，以及A和B和C。
此外，下面描述的各种功能可以由一个或更多个计算机程序来实现或支持，每个计算机程序由计算机可读程序代码形成并包含在计算机可读介质中。术语“应用”和“程序”指一个或更多个计算机程序、软件组件、指令集、过程、函数、对象、类、实例、相关数据或适于以合适的计算机可读程序代码实现的部分。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、目标代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够被计算机接入的任何类型的介质，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频盘(DVD)或任何其他类型的存储器。“非暂时性”计算机可读介质不包括传输暂时性电信号或其他信号的有线、无线、光学或其他通信链路。一种非暂时性计算机可读介质包括其中可以永久存储数据的介质和其中可以存储数据并随后重写数据的介质，例如可重写光盘或可擦除存储装置。
在本专利文件中提供了其他某些单词和短语的定义。本领域普通技术人员应当理解，在许多情况下，如果不是大多数情况下，这样的定义适用于这样定义的单词和短语的以前以及将来的使用。
本发明的有益效果
本公开的实施例提供了用于先进通信系统的波束码本生成。
附图说明
为了更全面地理解本公开及其优点，现在结合附图参考以下描述，其中相同的附图标记表示相同的部分：
图1示出了根据本公开的实施例的示例无线网络；
图2示出了根据本公开的实施例的示例gNB；
图3示出了根据本公开的实施例的示例UE；
图4A示出了根据本公开的实施例的正交频分多址发送路径的高层图；
图4B示出了根据本公开的实施例的正交频分多址接收路径的高层图；
图5示出了根据本公开的实施例的用于子帧中的PDSCH的发射机框图；
图6示出了根据本公开的实施例的用于子帧中的PDSCH的接收机框图；
图7示出了根据本公开的实施例的用于子帧中的PUSCH的发射机框图；
图8示出了根据本公开的实施例的用于子帧中的PUSCH的接收机框图；
图9示出了根据本公开的实施例的复用两个切片(slice)的示例；
图10示出了根据本公开的实施例的示例用户设备；
图11示出了根据本公开的实施例的示例波束扫描确定单元(BSDU)；
图12示出了根据本公开的实施例的用于波束扫描序列的方法的流程图；
图13示出了根据本公开的实施例的16个波束的示例3-D辐射方向图；
图14示出了根据本公开的实施例的显示3个波束的主导区域(dominatingregion)的示例2-D；
图15示出了根据本公开的实施例的在整个球体上具有363个点的示例斐波那契网格；
图16示出了根据本公开的实施例的由每个波束覆盖的整个球体的示例部分；
图17示出了根据本公开实施例的用于贪婪算法的方法的流程图；
图18示出了根据本公开实施例的波束3的示例辐射方向图；
图19示出了根据本公开的实施例的所选波束在纵向和横向方向上的示例分布；
图20示出了根据本公开的实施例的基于终端上的UE方向的波束扫描确定或更新的方法的流程图；以及
图21示出了根据本公开的实施例的示例波束码本改进电路。
具体实施方式
下面讨论的图1至图21以及用于描述本专利文件中的本公开的原理的各种实施例仅是示例性的，并且不应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，可以在任何适当布置的系统或设备中实现本公开的原理。
为了满足自部署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LTE系统”。
5G通信系统被认为是在更高的频率(mmWave)频段(例如60GHz频段)中实现的，以实现更高的数据速率。为了降低无线电波的传播损耗并增加发送覆盖范围，在5G通信系统中讨论了波束成形、大规模多输入多输出(MIMO)、全维MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形、大规模天线技术等。
此外，在5G通信系统中，基于先进小小区、云无线电接入网(RAN)、超密集网络、设备对设备(D2D)通信、无线回程通信、移动网络、协作通信、协调多点(CoMP)发送和接收、干扰缓解和消除等，用于系统网络改进的开发正在进行。
在5G系统中，已经开发了作为自适应调制编码(AMC)技术的混合频移键控和正交幅度调制(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(NOMA)和稀疏码多址(SCMA)。
下面的图1至图4B描述了在无线通信系统中并利用正交频分复用(OFDM)或正交频分多址(OFDMA)通信技术实现的各种实施例。图1至图3的描述并不意味着暗示对可以实现不同实施例的方式的物理或架构限制。本公开的不同实施例可以在任何适当布置的通信系统中实现。
图1示出了根据本公开的实施例的示例无线网络。图1所示的无线网络的实施例仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用无线网络100的其他实施例。
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(例如，互联网、专有互联网协议(IP)网络或其他数据网络)通信。
gNB 102为gNB 102的覆盖区域120内的第一多个UE提供对网络130的无线宽带接入。第一多个UE包括：UE 111，其可以位于小型企业(SB)中；UE 112，其可以位于企业(E)中；UE 113，其可以位于WiFi热点(HS)中；UE 114，其可以位于第一住宅(R)中；UE 115，其可以位于第二住宅(R)中；以及UE 116，其可以是诸如手机、无线膝上型计算机、无线PDA等之类的移动设备(M)。gNB 103为gNB 103的覆盖区域125内的第二多个UE提供对网络130的无线宽带接入。第二多个UE包括UE 115和UE 116。在一些实施例中，一个或更多个gNB 101-103可以使用5G、LTE、LTE-A、WiMAX、WiFi或其他无线通信技术彼此通信并且与UE 111-116通信。
取决于网络类型，术语“基站”或“BS”可以指配置为提供对网络的无线接入的任何组件(或组件集合)，例如发射点(TP)、发射接收点(TRP)、增强型基站(eNodeB或eNB)、5G基站(gNB)、宏小区、毫微微小区、WiFi接入点(AP)或其他启用无线功能的设备。基站可以根据一种或更多种无线通信协议(例如，5G 3GPP新无线接口/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)来提供无线接入。为了方便起见，术语“BS”和“TRP”在本专利文档中可互换使用，以指代提供到远程终端的无线接入的网络基础设施组件。而且，取决于网络类型，术语“用户设备”或“UE”可以指代诸如“移动站”、“用户站”、“远程终端”、“无线终端”、“接收点”或“用户设备”之类的任何组件。为了方便起见，在本专利文件中使用术语“用户设备”和“UE”来指代无线接入BS的远程无线设备，无论UE是移动设备(例如移动电话还是智能电话)还是通常被视为的固定设备(例如台式计算机或自动售货机)。
虚线表示覆盖区域120和125的大致范围，仅出于例示和说明的目的将其显示为大致圆形。应当清楚地理解，取决于gNB的配置以及与自然和人为障碍相关联的无线电环境的变化，与gNB相关联的覆盖区域(例如覆盖区域120和125)可以为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中的一个或更多个包括用于5G终端的高效无线电前端波束扫描的电路、程序或它们的组合。在某些实施例中，一个或更多个gNB 101-103包括用于5G终端的高效无线电前端波束扫描的电路、程序或它们的组合。
尽管图1示出了无线网络的一个示例，但是可以对图1进行各种改变。例如，无线网络可以包括以任何适当布置的任意数目的gNB和任意数目的UE。而且，gNB 101可以直接与任何数目的UE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可以直接与网络130通信，并向UE提供对网络130的直接无线宽带接入。此外，gNB 101、102和/或103可以提供对其他或附加外部网络(例如外部电话网络或其他类型的数据网络)的接入。
图2示出了根据本公开的实施例的示例gNB 102。图2所示的gNB 102的实施例仅用于说明，并且图1的gNB 101和103可以具有相同或相似的配置。但是，gNB具有多种配置，并且图2并不将本公开的范围限于gNB的任何特定实现。
如图2所示，gNB 102包括多个天线205a-205n、多个RF收发器210a-210n、发射(TX)处理电路215和接收(RX)处理电路220。gNB 102还包括控制器/处理器225、存储器230和回程或网络接口235。
RF收发器210a-210n从天线205a-205n接收输入RF信号，例如由网络100中的UE发送的信号。RF收发器210a-210n将输入RF信号下变频以产生IF或基带信号。IF或基带信号被发送到RX处理电路220，RX处理电路220通过对基带或IF信号进行滤波、解码和/或数字化来生成处理后的基带信号。RX处理电路220将处理后的基带信号发送到控制器/处理器225以进行进一步处理。
TX处理电路215从控制器/处理器225接收模拟或数字数据(例如，语音数据、网络数据、电子邮件或交互式视频游戏数据)。TX处理电路215对输出基带数据进行编码、复用和/或数字化，以生成处理后的基带或IF信号。RF收发器210a-210n从TX处理电路215接收输出的处理后的基带或IF信号，并且将基带或IF信号上变频为经由天线205a-205n发射的RF信号。
控制器/处理器225可以包括控制gNB 102的整体操作的一个或更多个处理器或其他处理设备。例如，控制器/处理器225可以根据已知的原理通过RF收发器210a-210n、RX处理电路220和TX处理电路215，控制前向信道信号的接收和反向信道信号的发射。控制器/处理器225也可以支持附加功能，例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定向路由操作，其中对从多个天线205a-205n输出的信号/向多个天线205a-205n输入的信号进行不同的加权，以有效地将输出信号导向所需的方向。通过控制器/处理器225可以在gNB 102中支持多种其他功能中的任意一种。
控制器/处理器225还能够执行驻留在存储器230中的程序和其他处理，例如OS。控制器/处理器225可以按照执行过程的需要将数据移入或移出存储器230。
控制器/处理器225还耦接到回程或网络接口235。回程或网络接口235允许gNB102通过回程连接或通过网络与其他设备或系统通信。接口235可以支持通过任何适当的有线或无线连接的通信。例如，当将gNB 102实现为蜂窝通信系统(例如，支持5G、LTE或LTE-A的蜂窝通信系统)的一部分时，接口235可允许gNB 102通过有线或无线回程连接与其他gNB通信。当将gNB 102实现为接入点时，接口235可以允许gNB 102通过有线或无线局域网或通过有线或无线连接与较大的网络(例如互联网)进行通信。接口235包括支持通过有线或无线连接的通信的任何合适的结构，例如以太网或RF收发器。
存储器230耦接到控制器/处理器225。存储器230的一部分可以包括RAM，并且存储器230的另一部分可以包括闪存或其他ROM。
尽管图2图示了gNB 102的一个示例，但是可以对图2进行各种更改。例如，gNB 102可以包括任意数目的图2中所示的每种组件。作为一个特定示例，接入点可以包括多个gNB102。接口235和控制器/处理器225可以支持路由功能以在不同的网络地址之间路由数据。作为另一特定示例，虽然被示出为包括TX处理电路215的单个实例和RX处理电路220的单个实例，但是gNB 102可以包括它们每个的多个实例(例如每个RF收发器一个)。而且，图2中的各种组件可以被组合，进一步细分或省略，并且可以根据特定需要添加附加组件。
图3示出了根据本公开的实施例的示例UE 116。图3所示的UE 116的实施例仅用于说明，并且图1的UE 111-115可以具有相同或相似的配置。然而，UE具有各种各样的配置，并且图3不将本公开的范围限制为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315、麦克风320和接收(RX)处理电路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和一个或更多个应用362。
RF收发器310从天线305接收由网络100的gNB发送的输入RF信号。RF收发器310将输入RF信号下变频以产生中频(IF)或基带信号。IF或基带信号被发送到RX处理电路325，其通过对基带或IF信号进行滤波、解码和/或数字化来产生处理后的基带信号。RX处理电路325将处理后的基带信号发送到扬声器330(例如用于语音数据)或处理器340以进行进一步处理(例如用于网页浏览数据)。
TX处理电路315从麦克风320接收模拟或数字语音数据，或者从处理器340接收其他输出基带数据(例如网络数据、电子邮件或交互式视频游戏数据)。TX处理电路315对输出基带数据进行编码、复用和/或数字化以生成处理后的基带或IF信号。RF收发器310从TX处理电路315接收输出的处理后的基带或IF信号，并且将基带或IF信号上变频为经由天线305发射的RF信号。
处理器340可以包括一个或更多个处理器或其他处理设备，并且执行存储在存储器360中的OS 361，以便控制UE 116的整体操作。例如，处理器340可以根据已知原理通过RF收发器310、RX处理电路325和TX处理电路315控制前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微控制器。
处理器340也能够执行驻留在存储器360中的其他过程和程序，例如用于在PUCCH上进行CSI报告的过程。处理器340可以按照执行过程的需要将数据移入或移出存储器360。在一些实施例中，处理器340被配置为基于OS 361或响应于从gNB或操作者接收到的信号来执行应用362。处理器340还耦合到I/O接口345，I/O接口345使UE能够连接到其他设备，例如膝上型计算机和手持式计算机。I/O接口345是这些附件与处理器340之间的通信路径。
处理器340也耦接到触摸屏350和显示器355。UE 116的操作者可以使用触摸屏350将数据输入到UE 116中。显示器355可以是液晶显示器、发光二极管显示器或其他能够呈现(例如来自网站的)文本和/或至少有限图形的显示器。
存储器360耦接到处理器340。存储器360的一部分可以包括随机存取存储器(RAM)，并且存储器360的另一部分可以包括闪存或其他只读存储器(ROM)。
尽管图3示出了UE 116的一个示例，但是可以对图3进行各种改变。例如，图3中的各种组件可以被组合，进一步细分或省略，并且可以按照特定需要来添加附加组件。作为特定示例，处理器340可以被划分为多个处理器，例如一个或更多个中央处理单元(CPU)和一个或更多个图形处理单元(GPU)。而且，尽管图3示出了被配置为移动电话或智能电话的UE116，但是UE可以被配置为作为其他类型的移动设备或固定设备进行操作。
图4A是发射路径电路的高层图。例如，发射路径电路可以用于正交频分多址(OFDMA)通信。图4B是接收路径电路的高层图。例如，接收路径电路可以用于正交频分多址(OFDMA)通信。在图4A和图4B中，对于下行链路通信，可以在基站(gNB)102或中继站中实现发射路径电路，并且可以在用户设备(例如，图1的用户设备116)中实现接收路径电路。在其他示例中，对于上行链路通信，可以在基站(例如，图1的gNB 102)或中继站中实现接收路径电路450，并且可以在用户设备(例如，图1的用户设备116)中实现发射路径电路。
发射路径电路包括信道编码和调制块405、串行到并行(S-to-P)块410、大小为N的快速傅立叶逆变换(IFFT)块415、并行到串行(P-to-S)块420、添加循环前缀框425以及上变频器(UC)430。接收路径电路450包括下变频器(DC)455、去除循环前缀框460、串行到并行(S-to-P)框465、大小为N的快速傅立叶变换(FFT)块470、并行到串行(P-to-S)块475以及信道解码和解调块480。
图4A的400和图4B的450中的至少一些组件可以以软件实现，而其他组件可以通过可配置硬件或软件与可配置硬件的混合来实现。特别地，应注意的是，本公开文件中描述的FFT块和IFFT块可以被实现为可配置软件算法，其中大小N的值可以根据实现来修改。
此外，尽管本公开针对实现快速傅里叶变换和快速傅里叶逆变换的实施例，但这仅是示例性的，并且可以不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，快速傅立叶变换函数和快速傅立叶逆变换函数可以分别容易地由离散傅立叶变换(DFT)函数和离散傅立叶逆变换(IDFT)函数代替。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2的幂的任何整数(即，1、2、4、8、16等)。
在发射路径电路400中，信道编码和调制块405接收一组信息比特，应用编码(例如，LDPC编码)并调制(例如，正交相移键控(QPSK)或正交幅度调制(QAM))输入比特产生一系列频域调制符号。串行到并行块410将串行调制的符号转换(即，解复用)为并行数据以产生N个并行符号流，其中N是在BS 102和UE 116中使用的IFFT/FFT大小。然后大小为N的IFFT块415对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)来自大小为N的IFFT块415的并行时域输出符号，以产生串行时域信号。然后，添加循环前缀块425将循环前缀插入到时域信号中。最后，上变频器430将添加循环前缀块425的输出调制(即，上变频)为RF频率，以经由无线信道进行发送。在转换为RF频率之前，还可以在基带对信号进行滤波。
所发送的RF信号在经过无线信道之后到达UE 116，并且执行与gNB102处的操作相反的操作。下变频器455将接收到的信号下变频到基带频率，并且移除循环前缀块460移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。大小为N的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中的每一个可以实现类似于在下行链路中向用户设备111-116进行发送的发送路径，并且可以实现类似于在上行链路中从用户设备111-116进行接收的接收路径。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向gNB 101-103发送的架构对应的发送路径，并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。
已经确定并描述了5G通信系统使用案例。这些使用案例可以大致分为三个不同的组。在一个示例中，增强型移动宽带(eMBB)被确定与高的每秒比特数(bits/sec)要求有关，而延迟和可靠性要求不那么严格。在另一个示例中，以不太严格的每秒比特数要求来确定超可靠和低延迟(URLL)。在又一示例中，大型机器类型通信(mMTC)被确定为每平方千米设备的数目可以多达10万至100万，但是可靠性/吞吐量/延迟的要求可能不太严格。因为应尽可能减少电池消耗，该场景还可能涉及功率效率要求。
通信系统包括：下行链路(DL)，其从诸如基站(BS)或NodeB的发送点向用户设备(UE)传送信号；以及上行链路(UL)，其从UE向诸如NodeB的接收点传送信号。UE(通常也称为终端或移动台)可以是固定的或移动的，并且可以是蜂窝电话、个人计算机设备或自动化设备。eNodeB通常是固定站，也可以称为接入点或其他等效术语。对于LTE系统，NodeB通常称为eNodeB。对于5G系统，基站(例如eNB)通常称为gNB。本公开不限制在无线通信系统的类型中eNB或gNB的使用。
在诸如LTE系统之类的通信系统中，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)的控制信号以及也被称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)或增强型PDCCH(EPDCCH)发送DCI。
eNodeB响应于UE在物理混合ARQ指示信道(PHICH)中的数据传输块(TB)传输来发送确认信息。eNodeB发送包括UE公共RS(CRS)、信道状态信息RS(CSI-RS)或解调RS(DMRS)的多种类型的RS中的一种或更多种。CRS在DL系统带宽(BW)上发送，并且可由UE使用以获得信道估计，以解调数据或控制信息或执行测量。为了减少CRS开销，eNodeB可以在时域和/或频域中以比CRS小的密度发送CSI-RS。DMRS可以仅在相应的PDSCH或EPDCCH的BW中被发送，并且UE可以使用DMRS来分别解调PDSCH或EPDCCH中的数据或控制信息。DL信道的传输时间间隔被称为子帧，并且可以具有例如1毫秒的持续时间。
DL信号还包括承载系统控制信息的逻辑信道的传输。BCCH在BCCH传送主信息块(MIB)时映射到称为广播信道(BCH)的传输信道，或者在BCCH传送系统信息块(SIB)时映射到DL共享信道(DL-SCH)。大多数系统信息包含在使用DL-SCH被发送的不同的SIB中。子帧中的DL-SCH上的系统信息的存在可以通过对应的PDCCH的发送来指示，PDCCH传送具有用特殊系统信息RNTI(SI-RNTI)加扰的循环冗余校验(CRC)的码字。可替代地，可以在较早的SIB中提供用于SIB发送的调度信息，并且可以由MIB提供用于第一SIB(SIB-1)的调度信息。
DL资源分配以子帧和物理资源块(PRB)组为单位执行。发送BW包括被称为资源块(RB)的频率资源单元。每个RB包括Nsc RB个子载波或资源粒子(RE)，例如12个RE。在一个子帧上一个RB的单元被称为PRB。针对用于PDSCH发送BW的总共Msc PDSCH＝MPDSCH·Nsc RB个RE，可以为一个UE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仅在相应的PUSCH或PUCCH的BW中发送DMRS。eNodeB可以使用DMRS解调数据信号或UCI信号。UE发送SRS以向eNodeB提供UL CSI。UE通过相应的物理UL共享信道(PUSCH)或物理UL控制信道(PUCCH)发送数据信息或UCI。如果UE需要在相同的UL子帧中发送数据信息和UCI，则UE可以在PUSCH中对两者进行复用。UCI包括：混合自动重传请求确认(HARQ-ACK)信息，其指示PDSCH中数据TB的正确(ACK)或不正确(NACK)检测或PDCCH检测的缺失(DTX)；调度请求(SR)，其指示UE在UE的缓冲区是否具有数据；秩指示符(RI)；以及信道状态信息(CSI)，其使eNodeB能够执行链路自适应以进行到UE的PDSCH发送。UE还响应于检测到指示释放半持久调度的PDSCH的PDCCH/EPDCCH而发送HARQ-ACK信息。
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SRS的Nsymb UL个符号。UL系统BW的频率资源单位是RB。针对用于发送BW的总共NRB·Nsc RB个RE，一个UE被分配NRB个RB。对于PUCCH，NRB＝1。可以使用最后一个子帧符号来复用来自一个或更多个UE的SRS发送。可用于数据/UCI/DMRS发送的子帧符号的数目为Nsymb＝2·(Nsymb UL-1)-NSRS，其中如果最后一个子帧符号用于发送SRS，则NSRS＝1，否则NSRS＝O。
图5示出了根据本公开的实施例的用于子帧中的PDSCH的发射机框图500。图5所示的发射机框图500的实施例仅用于说明。图5不将本公开的范围限制为发射机框图500的任何特定实现。
如图5所示，信息比特510由编码器520(诸如用于LTE的信道编码器(例如，turbo编码器)和/或用于NR的LDPC编码器)编码，并例如使用正交相移键控(QPSK)调制由调制器530调制。串行到并行(S/P)转换器540生成M个调制符号，随后将其提供给映射器550，以映射到由发送BW选择单元555为所分配的PDSCH发送BW而选择的RE，单元560应用快速傅立叶逆变换(IFFT)，然后由并行/串行(P/S)转换器570将输出串联化以创建时域信号，由滤波器580进行滤波，并发送信号590。例如数据加扰、循环前缀插入、时间窗、交织和其他的附加功能在本领域中是众所周知的，为简洁起见未示出。
图6示出了根据本公开实施例的用于子帧中的PDSCH的接收机框图600。图6所示的图600的实施例仅用于说明。图6不将本公开的范围限于图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，用于分配的接收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)，输出由并行到串行转换器650串联化。随后，解调器660通过应用从DMRS或CRS(未示出)获得的信道估计来对数据符号进行相干解调，并且解码器670(例如turbo解码器)对解调后的数据进行解码以提供信息数据比特680的估计。为简洁起见，未示出诸如时间窗、循环前缀去除、解扰、信道估计和解交织之类的附加功能。
图7示出了根据本公开实施例的用于子帧中的PUSCH的发射机框图700。图7所示的框图700的实施例仅用于说明。图7不将本公开的范围限制为框图700的任何特定实现。
如图7所示，信息数据比特710由编码器720(诸如，turbo编码器)编码，并由调制器730调制。离散傅里叶变换(DFT)单元740在调制的数据比特上应用DFT，与分配的PUSCH发送BW对应的RE 750由发送BW选择单元755选择，单元760应用IFFT，并且在循环前缀插入(未示出)之后，通过滤波器770应用滤波，并发送信号780。
图8示出了根据本公开的实施例的用于子帧中的PUSCH的接收机框图800。图8所示的框图800的实施例仅用于说明。图8不将本公开的范围限制为框图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，与分配的PUSCH接收BW对应的RE 840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)获得的信道估计来相干地解调数据符号，解码器870(例如用于LTE信道解码器(例如，turbo解码器)和/或用于NR的LDPC解码器)解码解调后的数据以提供信息数据比特880的估计。
为了使5G网络支持具有不同服务质量(QoS)的此类多样化服务，在LTE规范中确认了一个实施例，称为网络切片。为了有效地利用PHY资源并在DL-SCH中复用各种切片(具有不同的资源分配方案、参数集和调度策略)，采用了灵活且自成体系的帧或子帧设计。
图9示出了根据本公开的实施例的示例性天线块900。图9所示的天线块900的实施例仅用于说明。图9不将本公开的范围限于天线块900的任何特定实现。
对于mmWave频段，尽管对于给定的形状因子，天线元件的数目可以更大，但是由于硬件限制(例如在mmWave频率上安装大量ADC/DAC的可行性)，CSI-RS端口的数目(可以与数字预编码端口的数目对应)往往会受到限制，如图10所示。在这种情况下，一个CSI-RS端口被映射到大量能够由一组模拟移相器控制的天线元件上。一个CSI-RS端口然后可以对应于一个子阵列，该子阵列通过模拟波束形成产生窄的模拟波束。通过跨符号或子帧改变移相器组，可以将该模拟波束配置为扫过更大的角度范围。子阵列的数目(等于RF链的数目)与CSI-RS端口NCSI-PORT的数目相同。数字波束成形单元跨NCSI-PORT模拟波束执行线性组合，以进一步增加预编码增益。尽管模拟波束是宽带的(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资源块而变化。
在LTE中，对于周期性的(基于PUCCH的)和非周期性的(基于PUSCH的)CSI报告，存在多种CSI报告模式。每种CSI报告模式均取决于许多其他参数(例如，码本选择、发送模式、eMIMO类型、RS类型、CRS或CSI-RS端口数目)。至少可以看到两个缺点。首先，存在复杂的“嵌套循环”(IF...ELSE...)和耦合/链接网。这使测试工作变得复杂。其次，前向兼容性受到限制，尤其是在引入新功能时。
尽管上述缺点适用于DL CSI测量，但对于UL CSI测量也是相同的。在LTE中，ULCSI测量框架以原始形式存在，并且不像对应的DL的那样演进。随着用于下一代系统的TDD或基于互惠的系统的出现，以及针对UL的OFDMA或基于OFDMA的多路接入的可能出现，适用于DL和UL两者的相同(或至少相似)的CSI测量和报告框架是有利。
为了协助UE确定UE的RX和/或TX波束，采用了波束扫描程序，包括gNB发送一组发射波束以扫描小区区域，以及UE使用UE接收波束测量不同波束的信号质量。为了促进候选波束确认、波束测量和波束质量报告，gNB用与一组TX波束对应的一个或更多个RS资源(例如，SS块、周期性/非周期性/半持久CSI-RS资源或CRI)来配置UE。RS资源是指在一个或更多个时间(OFDM符号)/频率(资源粒子)/空间(天线端口)域位置的组合上的参考信号发送。对于每个RX波束，UE报告使用该RX波束接收到的按信号强度(RSRP)和可选CSI(CQI/PMI/RI)的顺序排序的不同TX波束。基于UE的测量报告反馈，gNB为UE配置一组Tx波束以接收PDCCH和/或PDSCH。
图10示出了根据本公开的实施例的示例用户设备1000。图10所示的用户设备1000的实施例仅用于说明。图10不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
如图10所示，UE包括2G/3G/4G通信模块和5G mmWave通信模块。每个通信模块包括一个或更多个天线、一个射频(RF)收发器、发送(TX)和接收(RX)处理电路。UE还包括扬声器、处理器、输入/输出(I/O)接口(IF)、一个或更多个传感器(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)和一个或更多个应用。
RF收发器从天线接收由网络的eNB/gNB发送的输入RF信号。RF收发器将输入RF信号下变频以生成中频(IF)或基带信号。IF或基带信号被发送到RX处理电路，其通过对基带或IF信号进行滤波、解码和/或数字化来生成处理后的基带信号。RX处理电路将处理后的基带信号发送到处理器，以进行进一步处理(例如，用于语音或Web浏览数据)。
TX处理电路从处理器接收输出基带数据(诸如语音、Web数据、电子邮件或交互式视频游戏数据)。TX处理电路对输出基带数据进行编码、复用和/或数字化，以生成处理后的基带或IF信号。RF收发器从TX处理电路接收输出的处理后的基带或IF信号，并将基带或IF信号上变频为通过天线发射的RF信号。
该处理器可以包括一个或更多个处理器，并且执行存储在存储器中的基本OS程序，以便控制UE的整体操作。在一种这样的操作中，主处理器根据已知原理通过RF收发器、RX处理电路和TX处理电路控制前向信道信号的接收和反向信道信号的发送。主处理器还可包括配置为分配一个或更多个资源的处理电路。
例如，处理器可以包括被配置成分配唯一载波指示符的分配器处理电路和被配置成检测物理下行链路控制信道(PDCCH)的检测器处理电路，PDCCH在一个载波中调度物理下行链路共享信道(PDSCH)接收物理上行链路共享信道(PUSCH)。下行链路控制信息(DCI)有多种用途，并通过DCI格式在相应的PDCCH中传送。例如，DCI格式可以与PDSCH接收的下行链路分配或PUSCH发送的上行链路许可对应。在一些实施例中，处理器包括至少一个微处理器或微控制器。
该处理器还能够执行驻留在存储器中的其他过程和程序，例如用于eNB/gNB之间协调方案的操作以支持eNB/gNB之间的载波聚合。应当理解，eNB/gNB之间的载波聚合也可以称为双连接。处理器可以根据执行过程的需要将数据移入或移出存储器。在一些实施例中，处理器被配置为执行多个应用，例如用于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程序或响应于从eNB/gNB接收到的信号来操作多个应用。主处理器还耦合到I/O接口，I/O接口使UE能够连接到其他设备，例如膝上型计算机和手持式计算机。I/O接口是这些附件与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将数据输入到UE中。该显示器可以是液晶显示器、发光二极管显示器或其他能够渲染(例如来自网站的)文本和/或至少有限图形的显示器。
存储器耦接到处理器。存储器的一部分可以包括随机存取存储器(RAM)，并且存储器的另一部分可以包括闪存或其他只读存储器(ROM)。
尽管图10示出了UE的一个示例，但是可以对图10进行各种改变。例如，图10中的各种组件可以被组合，进一步细分或省略，并且可以根据特定需要来添加附加组件。作为特定示例，处理器可以被划分为多个处理器，例如一个或更多个中央处理单元(CPU)和一个或更多个图形处理单元(GPU)。此外，尽管图10示出了被配置为移动电话或智能电话的UE，但是UE可以被配置为作为其他类型的移动或固定设备进行操作。
5G终端或UE可以配备有多个天线元件。当UE试图与BS站建立连接时，波束成形是重要的因素。为了补偿mmWave中较窄的模拟波束宽度，可以采用模拟波束扫描来实现更宽的UE信号接收或发送覆盖范围。
波束代码本包括一组码字，其中码字可以是应用于天线元件以形成模拟波束的一组模拟相移值或一组振幅加相移值。给定一组波束码本，可以例如在水平域中从左到右、在海拔域中从上到下，一束一束地扫描波束。
这种简单的方法存在多个问题。首先，并非所有波束的增益和形状都相同。一些波束可能在较小的球体区域中具有较大的增益，而另一些波束则具有较低的增益但具有较大的波束宽度。例如，指向视轴方向的波束通常具有最高的增益，但最窄的波束宽度，而指向端射区域的波束则具有最大的波束宽度和最低的增益。在设计延迟最小的波束扫描程序时，应考虑到这一观察结果。
其次，相比其他方向，无线信号可能更频繁地来自某些方向。因此，可以以比其他方向更高的概率来选择与具有更高的出现概率的方向对应的波束。
第三，当码本大小较大时，波束扫描非常耗时。一旦找到足够好的波束，我们可能会限制扫描的波束的数目和/或停止波束扫描，这在对延迟敏感的情况下(例如，车辆对车辆通信)是有益的。
在一个实施例中，UE配备有基于一个或更多个输入来确定针对UE的波束扫描序列的单元，所述输入包括：波束码本或等效地对应于波束码本的波束图案；以及波束扫描的目标性能度量；UE特定条件，例如UE方向和/或信道环境。
图11示出了根据本公开的实施例的示例性波束扫描确定单元1100。图11所示的用户设备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施方式。
如图11所示，波束扫描确定单元(BSDU)也使UE能够在输入发生变化的情况下更新最佳波束扫描序列。如果上面的某些输入是确定性的(不随时间变化)，例如波束码本或目标性能度量，则可以内置在单元中，而不必作为单元的输入。作为输入的UE特定条件是可选的，并且如果不希望依赖于UE特定条件来降低实现复杂性，则不需要应用该UE特定条件。
在一个实施例中，优化波束扫描序列以改善系统性能，例如，加速波束对准过程。波束扫描序列由包括波束图案、UE特定条件和目标性能度量的输入确定。
在一个示例中，扫描序列由主导区域的面积确定，主导区域是波束具有比所有其他波束更高的波束增益的角域区域。例如，以主导面积的降序扫描波束，即具有最大主导面积的波束可以首先被扫描，然后是具有第二大主导面积的波束，等等。
在另一个示例中，使用贪婪算法以用某些标准来确定扫描序列，例如，中值等效全向辐射功率(EIRP)、平均EIRP、给定或多个百分位点(例如百分之20、百分之50、百分之80)的EIRP。可以在整个球体或给定的角度区域(例如，天线视轴上的半球体)中定义指标。
在又一示例中，首先例如在角域中以更大的步长扫描波束，然后以较窄的步长执行优化。
算法的输入可以包括所有波束的辐射方向图和UE特定条件(如果适用)。输出可以包括一个或更多个优化的扫描序列和/或扫描序列的性能。可以通过不同的方案或者相同的方案但是不同的指标来生成多个序列。多个序列也可以具有不同的长度。输出还可以包括指标的性能，例如，总扫描时间、平均增益。图12示出了该算法。
图12示出了根据本公开的实施例的用于波束扫描序列的方法1200的流程图。图12所示的方法1200的实施例仅用于说明。图12不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
如图12所示，方法1200从步骤1202开始。在步骤1202中，波束扫描确定单元(BSDU)输入每个波束的辐射方向图、UE特定条件、目标性能度量等。在步骤1204中，BSDU根据每个波束的辐射方向图、UE特定条件和数据库确定波束扫描序列。在步骤1206中，BSDU将扫描序列和/或序列的性能输出到UE的数据库。
辐射方向图可以从实际测量中获得，也可以从仿真(例如HFSS或MATLAB)中获得。在整个本公开中，将以包含应用在二乘二天线阵列上的16个波束的码本作为示例来说明该方案。
图13示出了根据本公开的实施例的16个波束1300的示例性3-D辐射方向图。图13所示的16个波束1300的3-D辐射方向图的实施例仅用于说明。图13不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
图13显示了16个波束的辐射方向图的示例，其中每个波束都标有索引(1...16)。
在基于主导区域的面积的一个实施例中，波束的主导区域被定义为与所有其他波束相比，该波束具有最高增益的区域。图14示出了三个波束的主导区域。
图14示出了根据本公开的实施例显示3个波束的主导区域的示例2-D 1400。显示图14所示的3个波束的主导区域的2-D 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施方式。
为了减少波束对准过程的延迟，UE可以首先采用具有最大主导面积的波束。为了测量主导区域的大小，首先生成均匀分布在单位球体上的点。
每个点都对应从原点指向球体上的该点的方向。在这些方向和记录上的波束增益可以评估在每个方向上的主导波束。然后根据每个波束主导的方向数目确定扫描顺序。图15是斐波那契网格上的363个点的示例。
图15示出了根据本公开的实施例的在整个球体上具有363个点的示例斐波那契网格1500。图15所示的具有363个点的斐波那契网格1500的实施例仅用于说明。图15不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
图16示出了根据本公开的实施例的被每个波束覆盖的整个球体1600的示例分数(fraction)。图16所示的整个球体1600的分数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施方式。
图16显示了每个波束主导的面积的分数的曲线图。可以观察到，整个波束的分数不相等，特别是对于该示例，波束9是具有最大主导区域的波束。通过根据面积分数指标进行排序，确定扫描顺序为9、3、10、15、7、12、11、16、4、14、6、8、13、2、5和1。
在一个实施例中，提供了一种贪婪算法。在这样的实施例中，基于某个标准来一一选择波束。例如，首先选择整个球体上的平均EIRP最大的波束。然后，选择第二个波束以使平均合成的EIRP最大化。重复此过程，直到选择了所有波束。此方法的流程图如图17所示。
图17示出了根据本公开实施例的用于贪婪算法的方法1700的流程图。图17所示的方法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施方式。
如图17所示，方法1700开始于步骤1702。在步骤1702中，方法1700选择最大化特定标准的第一波束。在步骤1704中，该方法从剩余波束中选择最大化特定标准的波束。在步骤1706中，方法1700确定是否存在剩余波束。在步骤1706中，如果方法1700确定存在剩余波束，则该方法执行步骤1704。
可能的选择标准包括但不限于。在一个示例中，选择标准包括整个球体(或给定的角度区域，例如仅半球体)上的EIRP值。在这样的示例中，指标包括但不限于：平均EIRP；单个x百分比的EIRP(x可以是20、50、80等)；多个百分比的EIRP(例如，百分之20的EIRP大于Y1dB，而百分之50的EIRP大于Y2 dB)；以及上述指标的组合，例如，平均EIRP大于Z1 dB，百分之20的EIRP大于Z2 dB)。
在覆盖球体区域的一个示例中，假设存在用于为电话建立与其他设备进行通信的稳定通道的一个信号强度阈值。覆盖球体区域是波束可以将天线增益提高到阈值以上的区域。贪婪算法选择扩大覆盖区域最多的波束。
在一个实施例中，扫描被分为多个阶段(即，分级方式)，每个阶段(例如在角域)具有比前一阶段更窄的步长。这与先前的方案不同，因为需要在各个阶段之间进行信号测量和报告。该方案的优点在于，并非所有波束都需要扫描。在这种方法中，第一轮扫描使用最大步长。在找到上一阶段的最佳波束之后，下一阶段的扫描将集中在上一阶段所选波束附近的区域。
例如，如果在水平面中有9个波束，则9个波束将根据其主瓣方向从左到右编号(1、2，...，9)。首先，序列2、5、8被扫描。然后确定该组内的最佳波束。例如，波束2是最佳波束。此后，扫描波束2的相邻波束，即1、3。然后将在组{1、2、3}中选择最佳的进行信号发送/接收。在此波束扫描过程中，仅扫描了9个波束中的5个波束。
图18示出了根据本公开的实施例的波束3及其附近的波束2、4、7、15的示例辐射方向图1800。图18所示的辐射方向图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施方式。
对于16个波束的示例，扫描也可以分为两个阶段。UE被调度到第一扫描波束{1、3、9、11}。例如，如果波束3是此阶段的最佳波束，则UE将扫描其主瓣与波束3的主瓣接近的波束{2，4，7，15}，这可以从图18中清楚地看到。类似地，如果在第一阶段中选择了波束1，则可以在第二阶段中扫描波束{2、4、5、13}。
在一个实施例中，扫描序列可以取决于UE特定条件，所述UE特定条件包括：用户的活动(例如，观看视频、玩游戏、呼叫、消息收发)，用户的活动可以影响延迟要求和波束扫描算法的选择，例如当玩在线游戏时，延迟具有更高的优先级，并且倾向于使用可能无法找到最佳波束方向的快速扫描算法；UE的方向(例如，纵向或横向模式以及手机的倾斜角度(例如，45度、90度))，启发式/贪婪算法可用于找到针对不同UE方向的扫描序列；以及UE阻挡条件(例如，一个或更多个天线阵列被手/身体阻挡)，例如如果天线模块被手/身体阻挡，则来自被阻挡模块的波束的主导区域会由于吸收和反射而减小；以及信道环境(例如，室内/室外/车内、城市/郊区/农村)，例如在室外区域中，可以首先扫描指向基站的波束，而对于可能阻挡视线路径的室内区域，可以首先扫描指向反射路径的波束。
这可以提供其中波束扫描取决于UE方向的示例。UE可以在使用时旋转，例如，在观看视频时从纵向改变为横向。在纵向模式下工作良好的波束在横向模式下可能无法工作。因此，可能需要分别针对纵向和横向模式具有两个不同的波束扫描序列。
图19示出了根据本公开的实施例的在纵向和横向方向上的所选波束的示例分布1900。图19所示的所选波束的分布1900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施方式。
如图19所示，在总共570个用户的系统级模拟中，以纵向和横向显示了波束的出现频率。出现频率非常不同，这证明了在这两个方向上使用不同的扫描顺序是合理的。所提供的扫描顺序基本上遵循出现频率的顺序，即，在纵向模式下可以首先扫描波束7、3、15，而在横向模式下可以首先扫描波束9、10、12。UE的方向可以由智能电话中的传感器(例如，磁力计和陀螺仪)测量或确定。给出了基于UE方向的波束扫描更新的示例性流程图。
在另一实施例中，存在一种波束码本，其包括大量的码字(称为基准码本)，并且UE配备有基于以下一个或更多个输入确定UE的码字的子集(称为改进码本)的单元：基准波束码本或等效地对应于基准波束码本的波束图案；波束编码本改进的目标性能度量；UE特定条件，例如UE方向和/或信道环境。
图20示出了根据本公开的实施例的基于终端上的UE方向来进行波束扫描确定或更新的方法2000的流程图，该方法可以由UE(例如，终端)执行。图20所示的方法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施方式。
如图20所示，方法2000在步骤2002开始。在步骤2002，终端从终端上的传感器获取UE方向信息，或者终端从终端上的传感器检测UE方向变化。在步骤2004中，基于UE方向信息，终端确定或更新相应的波束扫描序列。
图21示出了根据本公开实施例的示例波束码本改进电路2100。图21所示的波束码本改进电路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施方式。
如图21所示，如果输入发生改变，该电路还使UE能够更新最佳改进波束码本。如果上面的某些输入是确定性的(不随时间变化)(例如基准波束码本或目标性能度量)，则可以被构建在单元中，而不必作为单元的输入。作为输入的UE特定条件是可选的，并且如果不需要依赖于UE特定条件来降低实现的复杂性，则不需要应用该UE特定条件。
可以将用于确定最佳波束扫描序列的方案应用于确定改进的波束码本。特别地，对于大小为P的基准波束码本和大小为Q的改进波束码本，可以由所述方案产生的波束扫描序列中的前Q个波束确定用于改进的波束码本的码字。
5G终端或UE可以配备有多个无线点前端(RF)模块，其中每个模块都具有基于图9所示架构的天线阵列。某些架构也可以允许RF模块具有多于一个天线阵列。每个RF模块都能够使用移相器或移相器以及幅度权重生成RF波束。
尽管已经利用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。本公开旨在涵盖落入所附权利要求的范围内的这种改变和修改。
本申请中的任何描述均不应理解为暗示任何特定元件、步骤或功能是必须包括在权利要求范围内的必要元件。专利主题的范围仅由权利要求书限定。此外，所有权利要求均无意援引35 U.S.C.§112(f)，除非确切的措词“用于……的装置”后跟着分词。

Claims (13)

1.一种无线通信系统中的用户设备(UE)，所述UE包括：
至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为：
确认用于与基站(BS)通信的波束集中的每个波束的辐射方向图；
确认包括所述波束集中的每个波束的波束索引的数据库；
基于所述数据库、每个波束的所述辐射方向图或UE特定条件中的至少一项以及基于目标性能度量或波束码本中的至少一项来确认波束扫描序列；以及
基于所述波束扫描序列来扫描所述波束集中的每个波束，以通过可操作地连接到所述至少一个处理器的收发器来辐射每个波束的信号功率。
2.根据权利要求1所述的UE，其中，所述处理器还被配置为：
基于所述波束集中每个波束的主导区域的面积和每个波束的与其主导区域的面积的大小成比例的增益，确认所述波束扫描序列。
3.根据权利要求2所述的UE，其中，所述波束扫描序列是基于所述波束集中每个波束的主导区域的面积的降序来确定的。
4.根据权利要求1所述的UE，其中，所述处理器还被配置为：
使用贪婪算法确认所述波束扫描序列，所述贪婪算法基于包括了平均等效全向辐射功率(EIRP)、百分比EIRP或多个EIRP中的至少一项的标准依次选择所述波束集中的每个波束，
基于所述波束集的主瓣方向确认至少一组波束；
从所述至少一组波束中选择质量比所述至少一组波束中的其他波束高的波束；以及
确认包括了所选择的波束和所选择的波束的相邻波束的所述波束扫描序列；以及
向所述BS发送针对所述至少一组波束的信号测量报告，其中所述UE特定条件包括用户的活动、UE的方向、用户的UE阻挡条件或信道环境中的至少一项。
5.一种无线通信系统中的用户设备(UE)的方法，所述方法包括：
确认在用于与基站(BS)通信的波束集中的每个波束的辐射方向图；
确认包括所述波束集中的每个波束的波束索引的数据库；
基于所述数据库、每个波束的所述辐射方向图或UE特定条件中的至少一项以及基于目标性能度量或波束码本中的至少一项来确认波束扫描序列；以及
基于所述波束扫描序列扫描所述波束集中的每个波束，以通过收发器来辐射每个波束的信号功率。
6.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括：
基于所述波束集中每个波束的主导区域的面积和每个波束的与其主导区域的面积的大小成比例的增益，确认所述波束扫描序列。
7.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括：
基于所述波束集中每个波束的主导区域的面积的降序确定所述波束扫描序列。
8.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括：使用贪婪算法确认所述波束扫描序列，所述贪婪算法基于包括了平均等效全向辐射功率(EIRP)、百分比EIRP或多个EIRP中的至少一项的标准依次选择所述波束集中的每个波束。
9.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括：
基于所述波束集的主瓣方向确认至少一组波束；
从所述至少一组波束中选择质量比所述至少一组波束中的其他波束高的波束；以及
确认包括了所选择的波束和所选择的波束的相邻波束的所述波束扫描序列；以及
向所述BS发送针对所述至少一组波束的信号测量报告，
其中，所述UE特定条件包括用户的活动、UE的方向、用户的UE阻挡条件或信道环境中的至少一项。
10.一种非暂时性计算机可读介质，其包括指令，所述指令在由用户设备(UE)的至少一个处理器执行时使所述UE：
确认在用于与基站(BS)通信的波束集中的每个波束的辐射方向图；
确认包括所述波束集中的每个波束的波束索引的数据库；
基于所述数据库、每个波束的所述辐射方向图或UE特定条件中的至少一项以及基于目标性能度量或波束码本中的至少一项来确认波束扫描序列；以及
基于所述波束扫描序列来扫描所述波束集中的每个波束，以通过收发器来辐射每个波束的信号功率。
11.根据权利要求10所述的非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质还包括指令，所述指令在由所述至少一个处理器执行时，使所述UE：
基于所述波束集中每个波束的主导区域的面积和每个波束的与其主导区域的面积的大小成比例的增益，确认所述波束扫描序列。
12.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述波束扫描序列是基于所述波束集中每个波束的主导区域的面积的降序来确定的。
13.根据权利要求10所述的非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质还包括指令，所述指令在由所述至少一个处理器执行时，使所述UE：
使用贪婪算法确认所述波束扫描序列，所述贪婪算法基于包括了平均等效全向辐射功率(EIRP)、百分比EIRP或多个EIRP中的至少一项的标准依次选择所述波束集中的每个波束；
基于所述波束集的主瓣方向确认至少一组波束；
从所述至少一组波束中选择质量比所述至少一组波束中的其他波束高的波束；
确认包括了所选择的波束和所选择的波束的相邻波束的所述波束扫描序列；以及
向所述BS发送针对所述至少一组波束的信号测量报告，
其中，所述UE特定条件包括用户的活动、UE的方向、用户的UE阻挡条件或信道环境中的至少一项。
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