CN112042228A - 无线通信系统中支持终端移动性的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于在基于波束成形的无线通信系统中支持终端移动性的基站和基站方法。该方法包括根据分别从多个终端接收的波束测量结果为多个终端生成波束相关信息，根据波束相关信息检测基站覆盖区域内的路径，以及基于波束相关信息向被确定为沿着路径移动的终端发送支持移动性的消息。

Description

无线通信系统中支持终端移动性的方法和装置

技术领域

本公开涉及第五代(5th generation，5G)无线通信(或下一代无线通信)。更具体地，本公开涉及用于无线通信系统中支持终端的移动性的方法和装置。

背景技术

为了满足自第四代(4th generation，4G)通信系统的部署以来对无线数据业务的日益增长的需求，已经做出了努力来研发改进的5G或者预5G通信系统。因此，5G或者预5G通信系统还被称为“超4G网络”通信系统或者“后长期演进(LTE)系统”。

为了实现更高的数据速率，正在考虑在超高频率(mmWave)频带(例如，60GHz频带)中实现5G通信系统。为了降低无线电波的传播损耗和增加超高频下无线电波的传输距离，对于5G通信系统，波束成形、大规模多输入多输出(massive multiple-input multiple-output，MIMO)、全维MIMO(Full Dimensional MIMO，FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形和大规模天线技术被讨论。

此外，在5G通信系统中，正基于演进的小小区、高级的小小区、云无线电接入网(Radio Access Network，RAN)、超密网、设备到设备(device-to-device，D2D)通信、无线回程、移动网络、合作通信、协调多点(Coordinated Multi-Point，CoMP)、接收端干扰消除等等进行对于系统网络改进的研发。

此外，在5G系统中，已经研发了作为先进的编码调制(advanced codingmodulation，ACM)系统的混合频移键控(frequency shift keying，FSK)与正交幅度调制(quadrature amplitude modulation，QAM)(frequency shift keying and quadratureamplitude modulation，FQAM)和滑动窗口叠加编码(sliding window superpositioncoding，SWSC)，以及作为先进的接入技术的滤波器组多载波(filter bank multicarrier，FBMC)、非正交多址接入(non-orthogonal multiple access，NOMA)、和稀疏码多址接入(sparse code multiple access，SCMA)。

另一方面，互联网(人在其中生成和消费信息的、以人为中心的连接网络)正在演进为物联网(Internet of Things，IoT)，在物联网中分布式实体(诸如事物)在没有人的介入的情况下交换和处理信息。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网(Internet of Everything，IoE)已经聘。对于IoT实施需要诸如“传感技术”、“有线/无线通信和网络基础设施”、“服务接口技术”和“安全技术”之类的技术元素，因此，最近已经对传感器网络、机器对机器(Machine-to-Machine，M2M)通信、机器类型通信(Machine Type Communication，MTC)等进行了研究。这样的IoT环境可以提供智能互联网技术服务，其通过收集和分析在连接的事物当中生成的数据来为人类生活创建新的价值。通过现有信息技术(Information Technology，IT)和各种工业应用之间的聚合和组合，IoT可以被应用于各种领域，包括智能家庭、智能建筑、智能城市、智能汽车或者联网汽车、智能电网、卫生保健、智能家电和先进医疗服务。

与此相一致，已经进行了各种尝试来将5G通信系统应用于IoT网络。例如，诸如传感器网络、M2M通信、和MTC的技术可以通过波束成形、MIMO、和阵列天线(它们对应于5G通信技术)来实现。作为上述大数据处理技术的云RAN的应用也可以被认为是5G技术和IoT技术之间的聚合的示例。

如上所述的5G通信系统的主要技术之一是使用超高频(mmWave)，其波长比现有射频的波长短得多，以便以大带宽实现更快的通信。然而，高频带具有非常低的渗透性和衍射，因此使用超高频的通信系统应该基于波束成形来操作，以提高发送/接收速率并扩宽覆盖区域。

具体而言，与4G移动通信系统相比，5G通信系统计划实现20Gbps的最大下载速度和1ms或更低的响应速度。此外，5G通信系统目标在于上述实现，即使在超过1,000,000个设备的连接和每小时500公里的高速的环境中也如此。为此，5G通信系统计划通过使用尚未用作现有移动通信频率的28GHz的超高频带，使用与LTE相比扩展的带宽。然而，因为高频带导致小的服务覆盖区域以及低的渗透性和衍射，所以波束成形方案被用于将信号聚集到一个地点，并将聚集的信号提供给终端。

以上信息仅作为背景信息提供，以帮助理解本公开。对于上述任何一者是否可以作为关于本公开的现有技术来应用，还没有做出确定，也没有做出断言。

发明内容

【技术问题】

在如上所述的基于波束的通信系统中，通过波束改变和切换来执行终端的移动性功能。这种基于波束的通信以波束到波束的方式保证了终端的移动性，其中通信从一个波束漂移(drift)到另一个波束。

根据波束成形技术，因为要发送或接收的信号被聚焦到特定点，所以发送/接收线应该总是对准的，并且如果这种对准在波束改变过程中扭曲，则电场可能突然恶化。

例如，在移动高速列车的情况下，在目标小区的波束的信号强度变得高于服务小区的波束的信号强度的事件发生之后，触发切换。在这种情况下，位于移动高速列车中的终端的服务波束和终端之间的发送/接收对准可能被扭曲从而突然恶化电场，并且这可能导致切换失败、性能恶化和掉话发生。

【问题解决方案】

本公开的各方面要至少解决以上提及的问题和/或缺点，并且至少提供下述优点。因此，本公开的一个方面是提供一种用于在无线通信系统中支持终端的移动性的方法和装置。

附加的方面将在下面的描述中部分阐述，并且部分将从描述中显而易见，或者可以通过所呈现的实施例的实践来了解。

根据本公开的一个方面，提供了一种由基站执行的方法。该方法包括根据从多个终端接收的波束测量结果为多个终端生成波束相关信息，使用该波束相关信息检测基站的覆盖区域中的路径，以及基于该波束相关信息向被确定为沿着该路径移动的终端发送用于支持移动性的消息。

根据本公开的实施例，检测路径还可以包括通过将多个终端中的两个终端的波束相关信息进行相互比较来识别该两个终端的波束相关信息之间的相似性，并且如果相似性满足特定条件，则确定两个终端移动的路线形成路径。

根据本公开的实施例，识别相似性可以包括将两个终端的波束相关信息中包括的波束标识符(ID)数量、波束ID值和波束ID顺序进行相互比较，以及将相对于两个终端的波束相关信息中包括的波束ID的停留时间的比率进行相互比较。

根据本公开的实施例，波束相关信息可以包括关于以下各项中的至少一个的信息：特定终端为什么配置与基站的连接的原因；特定终端为什么释放与基站的连接的原因；当在基站的覆盖区域中移动时，特定终端所经受的服务波束的ID；当在基站的覆盖区域中移动时，特定终端停留在该特定终端经受的各个服务波束中的停留时间；越区切换结果；或越区切换目标，其中包括在波束相关信息中的信息被存储为多个终端的配置文件。

根据本公开的实施例，该方法还可以包括确定特定终端是否沿着检测到的路径移动，其中通过比较来执行确定，以确定由特定终端报告的波束测量结果是否与路径的至少一部分相似。

根据本公开的实施例，该方法还可以包括如果确定特定终端沿着检测到的路径移动，则基于对应于检测到的路径的波束相关信息，确定分配给特定终端的服务波束ID、服务波束顺序和服务波束分配时间。

根据本公开的实施例，该方法还可以包括如果确定特定终端沿着检测到的路径移动，则根据确定的服务波束ID、服务波束顺序和服务波束分配时间来改变特定终端的服务波束。

根据本公开的实施例，用于支持移动性的消息可以包括指示切换到目标小区的切换命令消息，其中切换命令消息包括关于目标小区和基于波束相关信息所确定的第一服务波束的信息。

根据本公开的实施例，切换命令消息中包括的关于目标小区和第一服务波束的信息可以基于多个终端的波束相关信息中的、关于到目标小区的切换已经成功的波束相关信息来生成。

根据本公开的实施例，切换命令消息可以在基于到目标小区的切换已经成功的波束相关信息确定的时间被发送到终端。

根据本公开的另一方面，提供了一种基站。该基站包括被配置为发送和接收信号的收发器，以及被配置为根据从多个终端接收的波束测量结果为多个终端生成波束相关信息的控制器，使用该波束相关信息检测基站的覆盖区域中的路径，并且基于波束相关信息向被确定为沿着该路径移动的终端发送用于支持移动性的消息。

【发明的有利效果】

根据本公开的实施例，因为基站可以收集终端的移动模式(pattern)和历史，并且基于此来支持终端的移动性，所以可以简化与终端的移动性相关的过程。

根据本公开的实施例，因为可以预先获得终端移动时间、作为移动目的的目标小区和目标波束，所以可以防止终端的服务波束的电场突然下降。因此，可以确保终端和基站之间的通信连接的稳定性，并且还可以提高用户感知的通信性能。

本公开要完成的技术任务不限于如上所述的那些，并且本公开所属领域的普通技术人员可以从下文将要描述的本公开的实施例中考虑未提及的或其他技术效果。

本发明的其他方面、优点和显著特征对于本领域技术人员来说将从以下结合附图公开了本发明的各种实施例的详细描述变得显而易见。

附图说明

从以下结合附图的描述中，本公开的某些实施例的上述和其他方面、特征和优点将变得更加明显，其中：

图1是解释根据本公开实施例的基于波束的通信系统的图；

图2是解释根据本公开实施例的第五代(5G)通信系统中的切换过程的图；

图3是解释根据本公开实施例的通信环境的图；

图4是示出根据本公开实施例的基站的操作方法的流程图；

图5是解释根据本公开实施例的路径检测过程的图；

图6是解释根据本公开实施例的路径导出过程的图；

图7是示出根据本公开实施例的终端路径确定过程的流程图；

图8是示出根据本公开实施例的终端移动性支持过程的流程图；

图9是示出根据本公开实施例的终端的结构的图；以及

图10是示出根据本公开实施例的基站的结构的图。

在所有附图中，应当注意，相同的附图标记用于描绘相同或相似的元件、特征和结构。

具体实施方式

提供参考附图的以下描述是为了帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本公开的各种实施例而提供的。它包括有助于理解的各种具体细节，但这些仅被看作是示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可以对这里描述的各种实施例进行各种改变和修改。此外，为了清楚和简明起见，可以省略对众所周知的功能和结构的描述。

在以下描述和权利要求中使用的术语和词语不限于文献学意义，而是仅由发明人使用，以使得能够清楚和一致地理解本公开。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，以下对本公开的各种实施例的描述仅仅是为了说明的目的，而不是为了限制由所附权利要求及其等同物所限定的本公开而提供的。

要理解，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代物，除非上下文另有明确指示。因此，例如，对“组件表面”的提及包括一个或多个这样的表面。

在说明书中描述实施例时，对本公开所属的技术领域中众所周知的并且与本公开不直接相关的技术内容的解释在确定它们以不必要的细节模糊本公开的主题的情况下将被省略。

出于同样的原因，在附图中，一些组成元件被夸大、省略或粗略示出。此外，一些组成元件的尺寸可能不能完全反映其实际尺寸。在附图中，不同附图中相同的附图标记用于相同的元件。

通过参考将参考附图详细描述的实施例，本公开的各方面和特征以及实现这些方面和特征的方法将变得显而易见。然而，本公开不限于下文公开的实施例，而是可以以多种形式实现。说明书中定义的内容，诸如详细的构造和元件，仅仅是为了帮助本领域普通技术人员全面理解本公开而提供的具体细节，并且本公开仅定义在所附权利要求的范围内。在本公开的整个描述中，不同附图中相同的附图标记用于相同的元件。

将会理解，流程图说明的每个块以及流程图说明中的块的组合可以通过计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，以产生机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实现(多个)流程图块中指定的功能的组件。这些计算机程序指令也可以存储在非暂时性计算机可用或计算机可读存储装置中，其可以指导计算机或另一可编程数据处理装置以特定方式运行，使得存储在非暂时性计算机可用或计算机可读存储装置中的指令产生包括实现(多个)流程图块中指定的功能的指令装置的制品。计算机程序指令也可以被加载到计算机或其他可编程数据处理装置上，以使得在计算机或其他可编程装置上执行一系列操作，从而产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现(多个)流程图块中指定的功能的操作。

此外，流程图图示的每个块可以表示模块、代码段或代码部分，其包括用于实现(多个)指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应该注意的是，在一些替代实施中，在块中提到的功能可能不按顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个块实际上可以基本上同时执行，或者这些块有时可以以相反的顺序执行。

在实施例中使用的术语“～单元”是指但不限于执行特定任务的软件或硬件组件，诸如现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)。然而，“～单元”并不意味着局限于软件或硬件。术语“～单元”可以有利地被配置为驻留在可寻址存储介质上，并且被配置为在一个或多个处理器上执行。因此，“～单元”可以包括例如组件，诸如软件组件、面向对象的软件组件、类组件和任务组件、进程、函数、属性、过程、子例程、程序代码段、驱动程序、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表、数组和变量。组件和“～单元”中提供的功能可以组合成更少的组件和“～单元”，或者进一步分成附加的组件和“～单元”。此外，组件和“～单元”可以被实现为操作设备或安全多媒体卡中的一个或多个中央处理单元(CPU)。

图1是解释根据本公开实施例的基于波束的通信系统的图。

参考图1，基于波束的通信系统100的基站120在其覆盖区域中操作多个不同的波束。由基站120形成的用于发送信号的多个波束可以通过分配给各个波束的波束标识符(ID)来区分，并且图1示例性地示出了18个波束，其是由基站120操作的36个波束的一半。

位于基站120的覆盖区域中的终端110周期性地或非周期性地测量波束功率，并将测量的波束功率报告给基站120。也就是说，终端110从基站120的发射波束中选择具有最佳波束参考信号接收功率的最佳波束，以向基站120报告所选择的最佳波束，并且基站120基于终端110报告的结果选择终端110的服务波束，并且执行与终端110的通信。

通过如上所述的基于波束的通信，基站120可以在比小区单元更进一步细分的单元中的覆盖区域中获得终端110的特定位置和停留时间。波束到波束的方式来保证终端的移动性。此外，因为通过波束改变和切换来支持终端110的移动性功能，所以可以以波束到波束的方式来保证终端的移动性。

图2是解释根据本公开实施例的第五代(5G)通信系统中的切换过程的图。

参考图2，示出了应用功能分割方案(function split scheme)的情况，其中基站的部分层功能在不同实体中实现。在图2的切换过程200中被示为源小区接入单元(accessunit，AU)和目标小区AU的实体中，可以实现相关技术中基站的层功能中的物理(physical，PHY)、媒体接入控制(media access control，MAC)和部分无线电链路控制(partial radiolink control，RLC)层的功能，而在被示为vNB的基站实体中，可以实现剩余的RLC、分组数据汇聚协议(packet data convergence protocol，PDCP)和无线电资源控制(radioresource control，RRC)层的功能。然而，这种功能划分方案仅仅是示例性的，并且任何其他功能划分方案都可以在AU和vNB之间实现。此外，下面的解释也可以应用于其中没有应用功能分割的源小区和目标小区之间的切换过程。在下文中，包括包含PHY的部分功能的实体(AU)和包括包含RRC的部分功能的实体(vNB)两者都可以被称为“基站”。

5G通信系统还保持切换功能以支持终端的移动性，该终端也可以被称为用户设备(UE)。简而言之，可以定义两种切换：第一种是类似于相关技术中的切换的网络控制的切换，第二种是针对电场的突然损失而提供的基于用户设备的切换。图2示例性地示出了一般的网络控制的切换过程。

如上所述，在基于波束成形的通信系统中，在操作205，各个AU向终端发送用于波束测量的波束参考信号(beam reference signal，BRS)，并且在操作210，终端测量从相邻基站接收的BRS的接收功率，并且在操作215，向基站(vNB)报告测量结果(图2中的5G小区测量报告)。在这样的5G小区测量报告过程中，终端可以向基站报告最佳波束即具有测量的最佳波束接收功率的波束的波束ID。

如果发生了从邻近目标小区的AU发送的BRS的功率优于从当前服务小区的AU发送的BRS的功率的事件，则在操作220，已经从终端接收到测量结果的报告的基站(vNB)确定终端的切换。然后，在操作225，基站为目标小区AU配置资源以支持终端，并与下一代核心(next generation core，NGC)网络的网络实体相关联地设立通用分组无线电服务(general packet radio service，GPRS)隧道协议(GPRS tunneling protocol，GTP)隧道。

在操作230，基站通过向终端发送包括“移动控制信息(MobilityControlInfo)”参数的RRC连接重新配置消息来命令终端执行切换，并且在操作235，已经接收到该消息的终端向目标小区的AU发送随机接入前导，并且在操作240接收随机接入响应以接入目标小区。在操作245，已经接入目标小区的终端向基站(vNB)发送RRC连接重新配置完成消息，然后在操作250和255，执行关于下行链路和上行链路的PDCP状态报告过程。如果切换过程完成，则在操作260释放源小区AU的无线电资源，并且也释放先前的GTP隧道。

如上所述，即使在应用波束成形的通信系统中，也可以执行切换过程来支持终端的移动性。

图3是解释根据本公开实施例的通信环境300的图。

参考图3，该图解释了如上参考图1所述的基于波束成形的通信环境的另一个示例。

如上所述，在基于波束成形的通信环境中，基站310使用多个不同的波束与终端通信。在这种情况下，为了确定终端的服务波束，基站周期性地或非周期性地从终端接收波束测量结果的报告，并且在终端高速移动的环境中，波束测量结果的可靠性可能不能得到充分保证。例如，在高速列车上旅行的用户的终端的情况下，在沿着公路移动的车辆中的终端的情况下，或者在乘客的终端的情况下，在执行波束测量并报告波束测量的结果时，最佳波束可能已经被改变。在这种情况下，根据终端的报告选择服务波束可能是不准确和低效的过程，并且有必要改进这种过程。

图3示出了终端在基站310的覆盖区域中沿着预定路径移动的情况。也就是说，在图3中，当高速列车沿着铁路行进时，在高速列车上旅行的用户的终端沿着路径320移动，而当车辆在高速公路上行进时，车辆的终端或乘客的终端沿着路径330移动。

在这种情况下，即使沿着路径320或330移动的终端高速移动，终端的移动性也相对恒定。也就是说，因为沿着作为铁路的路径320和作为公路的路径330移动的多个终端在相同的方向或非常相似的方向上移动，所以由各个终端经受的基站310的波束变化彼此完全相同或极其相似。作为一个具体的示例，沿着路径320移动的终端按照15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5和4的波束ID的顺序经受波束变化，并且沿着路径330移动的终端按照9、8、7、6、5、4、3、2和1的波束ID的顺序经受波束变化。如果沿着这种固定路径移动的终端在基站310的覆盖区域中以基本恒定的速度移动，则多个波束的时间与终端在覆盖区域中经受的整个时间的比率也可以彼此相似。

在下文中，将详细描述一实施例，该实施例考虑到在如上所述的波束成形通信系统环境中沿着固定路径移动的终端的特性来支持终端移动性。

图4是示出根据本公开实施例的基站的操作方法的流程图。

参考图4，首先，在操作410，根据操作方法400的基站从位于基站自身覆盖区域中的多个终端收集波束历史。波束历史的收集意味着基站接收、存储和管理由多个终端周期性或非周期性报告的波束测量结果。沿着路径移动的终端将向基站报告该终端所经受的最佳波束的改变，并且如果从终端报告波束测量结果，则基站可以存储所获取的波束相关历史信息。波束历史信息可以包括一个或多个波束相关信息，诸如终端报告的最佳波束的波束ID、终端经受最佳波束的总时间以及终端经受的最佳波束的接收强度。

在操作420，基站检测基站覆盖区域中的路径。路径的检测可能意味着检测位于基站覆盖区域内的终端倾向于移动的路线。基站可以通过比较和分析从多个终端收集的波束历史来检测覆盖区域中的终端相对固定地移动的路径。参考图3作为示例，基站310可以检测位于覆盖区域中的第一路径320和第二路径330。一个或多个路径可以存在于基站的覆盖区域中，并且将参考图5和图6描述基站检测路径的详细过程。

在操作430，已经检测到路径的基站确定在基站的覆盖区域中移动的终端是否沿着路径移动。也就是说，基站确定连接到基站的终端是否接收服务并在先前在操作420检测到的路径中移动，并且这种确定过程可以基于终端向基站报告的波束相关信息来执行。基站可以通过将终端报告的波束相关信息与基站自身拥有的波束历史进行比较，来确定已经报告了波束相关信息的终端是否在操作420检测到的一个或多个路径中移动。将参照图7详细描述这种确定过程。

在操作440，已经确定终端已经在路径中移动的基站执行用于优化相应终端的切换的过程。通过分析在操作410收集的波束历史，基站可以识别终端通过切换连接到的基站覆盖区域之外的目标小区，并且可以识别在连接到相应的目标小区时向终端分配了什么服务波束。因此，如果在操作430被识别为在路径中移动的终端继续沿着路径移动，则基站可以预测或估计终端将连接到哪个目标小区的哪个服务波束。因此，基站可以在发送给终端的消息(例如，切换相关消息或切换命令消息)中包括这样的信息，以支持终端的移动性，并且因此可以减少否则终端连接到目标小区所需的不必要的信令开销或延迟。将参照图8描述详细的切换优化过程。

图5是解释根据本公开实施例的路径检测过程的图。

参考图5，表500例示了基站收集终端报告的波束相关信息，用于存储和管理波束历史的方法。图5中示出的波束历史的配置仅仅是示例性的，并且基站可以进一步添加和管理来自终端报告的波束相关信息的其他参数，或者可以存储和管理除了图5中示出的部分内容之外的波束历史。

参考图5，波束历史信息可以包括特定的波束ID、在对应于相应波束ID的区域中的停留时间(即，持续时间)、性能指标和其他信息。波束历史信息可以由终端通过累积和存储由终端通过波束测量报告的波束相关信息来管理。波束相关信息可以以每个终端的波束相关配置文件的形式被存储和管理。

如图5中所示，终端在配置与基站的连接之后立即向基站报告波束相关信息，并且这种连接可能由于各种原因而发生，诸如呼叫建立、切换进入(即，接收到的切换)和RRC连接重建。基站可以将这种连接配置原因作为“开始原因”项来管理。此后，终端周期性地或非周期性地报告波束相关信息，直到与基站的连接被释放，并且基站可以管理各种连接释放原因，诸如呼叫释放和越区切换(handover out)(即，到目标小区的切换)，作为“结束原因”项。

在保持连接的同时，终端周期性地或非周期性地向基站报告波束相关信息，并且波束相关信息可以是由具有最佳接收强度的终端测量的波束的波束ID。如果终端连续报告最佳波束，基站可以将终端报告的波束ID与相应波束中的停留时间相关联地存储。如果连续报告相同的波束ID，则其意味着在相应波束区域中的停留时间相对较长。此外，基站还可以基于终端在相应波束区域中报告的接收信号强度与性能指标相关联地管理波束相关信息。

如果基站在每个单位时间Ts从特定终端接收的波束相关信息的最佳波束是b₁、b₂、b₃、b₄、......b_k，则终端可以确定终端停留在对应于特定波束的区域中的停留时间是连续接收相同波束ID的时间。下面的表1示出了一示例。

【表1】

	b<sub>1</sub>	b<sub>2</sub>	b<sub>3</sub>	b<sub>4</sub>	b<sub>5</sub>	b<sub>6</sub>	b<sub>7</sub>	b<sub>8</sub>	b<sub>9</sub>	...
											波束ID	5	12	12	12	12	12	12	12	13	...

因此，如果波束ID如上面的表1中所报告的，则基站可以估计终端在波束ID号为12的区域中总共停留时间T＝7*T_s。基站可以跟踪每个终端在与基站自身的覆盖区域中的哪个波束相对应的区域中停留多长时间，并且它可以以图5中所示的表格(或终端的配置文件)的形式存储和管理该信息。如上所述，由于基站覆盖区域中的各种原因，终端可以释放连接，并且在这种情况下，由于终端的移动性，终端可以执行到另一个基站的切换。在这种情况下，基站将越区切换的结果存储在波束历史中，以管理越区切换的结果。如果越区切换成功，基站可以存储和管理终端通过切换连接到的目标小区的ID以及当终端第一次连接到目标小区时分配给终端的目标小区的波束ID。

基站基于如以上参考图5所述的波束历史信息来确定基站覆盖区域中的终端是否沿着路径移动，并且在下文中，将参考图6和图7对此进行详细描述。

基站在确定终端是否在路径中移动之前导出覆盖区域中存在的路径。

图6是解释根据本公开实施例的路径导出过程的图。

参考图6，在路径导出过程600中，基站610从沿着路径620移动的多个终端连续接收波束相关信息的报告。在这种情况下，沿着路径620移动的终端在作为路径620的固定路线(例如，道路)上移动，终端经受的波束的顺序彼此非常相似。在如图6中所示的示例中，沿着路径620移动的终端具有极高的概率以波束9、8、7，...、和1的顺序报告最佳波束。换句话说，沿着路径620移动的多个终端在不同的时间点和间隔报告波束相关信息，但是由各个终端报告的波束ID的顺序和停留时间的比率将彼此大致相同或极其相似。换句话说，基站配置并存储由沿着路径620移动的终端报告的波束相关信息(即，波束配置文件)，作为波束历史630，并且如果波束历史具有高相似性，则基站可以将相应的波束历史识别为特定路径。

将参照图7描述基站识别路径并确定终端在路径上的移动的详细过程。

图7是示出根据本公开实施例的终端路径确定过程的流程图。

参考图7，首先，在操作710，基站识别路径的过程700可以通过波束历史信息的聚类开始。例如，每当基站从小区中的终端收集的聚集的波束历史(即，配置文件)的数量变得等于或大于预定数量时，可以执行聚类过程，或者可以以特定的时间间隔执行聚类过程，或者可以根据企业家或管理者的输入非周期性地执行聚类过程。

在聚类过程中，基站认为总停留时间为5*Ts或更少的候选对在候选对列表中具有低可靠性，每个候选对由“波束ID”和“停留时间”组成，并且从候选对列表中排除低可靠性候选对。换句话说，如果相对于特定终端所拥有的波束历史中的终端的报告总数小于预定数，则基站可以从路径导出过程中排除相应的历史。这样的报告的阈值数量可以被调整为另一个值。根据一个实施例，作为聚类目标的波束历史候选对可以仅对应于在基站覆盖区域中通过切换连接到目标小区已经成功的情况下的波束历史候选对。这是因为只有通过切换成功而从覆盖区域越区切换的终端的信息可以用于其他终端。

然后，在操作720，基站针对具有安全可靠性的候选对执行聚类过程，并确定候选对之间的相似性。通过选择多个波束历史候选对中的两个来执行相似性确定过程，并且该相似性确定过程相对于选择了具有安全可靠性的所有波束历史候选对中的两个的所有情况的数量来执行。

例如，假设第一终端报告的波束历史候选对是U_i,1＝{b_i,1,t_i,1}，并且i可以是相应终端经受的波束的ID。类似地，假设第二终端报告的波束历史候选对是U_i,2＝{b_i,2,t_i,2}。然后，基站首先将包括在两个波束历史候选对U_i,1和U_i,2中的波束的ID数量彼此进行比较。如果包括在两个波束历史候选对中的波束的ID数量彼此不相等，则两个终端很有可能沿着不同的路径移动。如果包括在两个波束历史候选对中的波束的ID数量彼此相等，则基站确定包括在两个候选对中的波束ID{b_i,1}和{b_i,2}的值和顺序是否彼此相等。这个过程可以如下面的式1中表示的。

[式1]

是否{b_1，1，b_2，1，b_3，1，b_4，1，...，b_i，1}＝{b_1，2，b_2，2，b_3，2，b_4，2，...，b_i，2}

如果满足式1，则基站通过将包括在两个波束历史候选对中的波束ID和对应的停留时间进行相互比较来确定相似性。这种过程可以根据下面的式2来执行。

[式2]

在式2中，T₁＝t_1,1+t_2,1+t_3,1+...+t_i,1和T₂＝t_1,2+t_2,2+t_3,2+...+t_i,2表示作为比较目标的两个终端停留在基站覆盖区域中的总时间，并且t_i,j表示第j个终端停留在对应于第i个波束ID的区域的时间。在式2中，将停留时间分为T₁和T₂的理由(即原因)是为了在终端以不同速度移动的情况下通过比较两个终端经受的时间与总时间的比率来导出准确的结果。在式2中，因为项“i”对应于包括在波束历史候选对中的所有波束ID的数量，并且两个终端经受的波束数量彼此相等，所以项“i”将同等地应用于两个终端。式2的左侧对应于通过将两个终端的停留时间之间的差异进行相互比较而获得的结果值，并且如果式2的左侧的结果值小于右侧的ε，则可以认为两个终端经受的停留时间彼此相似。ε的值是某个可调值，并且由于该值被配置为低，所以可以确定终端之间的相似性。

如果满足式2，则在操作730，基站可以确定对应于作为比较目标的两个候选对的终端已经通过覆盖区域中的相同路径，并且该路径可以通过以下式3中的定义来导出。

[式3]

根据本公开的实施例，切换命令消息可以在基于到目标小区的切换已经成功的波束相关信息确定的时间被发送到终端。

在式3中，P_n表示导出的路径，n表示覆盖区域中的路径索引。N表示已经通过该路径的终端的数量(即波束历史的数量)，并且在初始路径导出时间它变成N＝2。B表示路径中包括的一组波束ID，并且波束ID的数量和顺序与候选对经受的波束ID的数量和顺序相同。T表示沿着相应路径移动的终端经受的参考时间，并且如上面参考式2所述，它可以是终端停留在特定波束ID区域的时间与整个经受时间的比率。

然后，如果导出了特定路径，则基站可以通过将基站自身拥有的另一个波束历史与导出的路径P_n进行比较来确定相似性。也就是说，可以针对基站所拥有的整个波束历史候选重复执行操作720。通过这样的过程，沿着特定路线移动的结果值被累积和校正，并且因此导出的路径可以被加强，并且路径的准确性和可靠性可以被逐渐提高。

具体而言，下面的式4类似于式1，但是它与式1的不同之处在于，两个初始候选对不进行相互比较，但是已经导出的路径P_n的顺序与新终端的波束历史的波束ID的顺序进行比较。

[式4]

是否{b_1，1，b_2，1，b_3，1，b_4，1，...，b_i，1}＝{b_1，n，b_2，n，b_3，n，b_4，n，...，b_i，n}

然后，如果满足式4，则通过比较来确定相应终端的波束ID的停留时间与路径P_n的停留时间的比率是否彼此相似，并且可以根据下面的式5来执行比较。

[式5]

其中T_n＝T_1，2+T_2，n+T_3，n+...+T_i，n

如果满足式5，则可以确定已经报告了相应波束配置文件的终端通过路径P_n，并且可以根据下面的式6来增强路径。基站可以根据下面的式6更新P_n。

[式6]

N_new＝N_old+1

根据上述过程，在操作740和750，基站通过将新终端报告的波束相关信息与已经导出的路径进行比较来确定相应终端是否在已经导出的路径上移动。将参考图8详细描述基站确定特定终端在相应路径上移动的过程，并且独立于这种确定过程，基站可以使用特定终端的波束相关信息来连续更新路径的数据库。

然后，通过这样的路径导出和终端确定，将描述基站支持终端的移动性的过程。

图8是示出根据本公开的实施例的终端移动性支持过程的流程图。

参考图8，如以上参考图4所述，在终端移动性支持过程800中，基站可以通过支持被确定为在路径上移动的终端的移动性来优化切换过程。这是因为根据如以上参考图5、6和7描述的过程导出的路径是使用通过成功执行切换而移动到另一小区的覆盖区域的终端的波束历史来执行的。也就是说，导出的路径反映了特定终端已经成功地从基站连接到相邻基站的结果，并且如果被确定在路径上移动的特定终端根据先前终端已经成功的结果执行切换，则该特定终端将成功地连接到相邻基站的可能性非常高。

基于此，将更详细地描述图7的操作740。基站首先识别由某个终端报告的波束相关信息是否对应于导出的路径的至少一部分，以便确定特定终端是否沿着该路径移动。该过程可以根据下面的式7来执行。

[式7]

是否{b₁，b₂，b₃，b₄，...，b_j}＝{b_1，n，b_2，n，b_3，n，b_4，n，...，b_j，n}

在式7中，j可以表示在比较时间之前终端报告的波束ID的数量，并且它可以具有小于路径中包括的波束ID集的总数i的值。即，基站通过比较来确定由覆盖区域中的特定终端报告的收集的波束ID、停留时间候选对和路径的波束ID以及停留时间候选对的一部分之间的相似性。如果根据式7确定波束ID值和顺序相同，则根据下面的式8将停留时间的比率彼此进行比较。

[式8]

其中T＝T₁+T₂+T₃+...T_j，T_n＝T_1，n+T_2，n+T_3，n+...+T_j，n

此外，ε₂是特定可调值，并且式8对应于确定直到第j个波束ID满足式7的终端的停留时间的比率是否类似于路径的停留时间的比率的过程。如果满足式8，则基站可以确定相应终端正在通过路径P_n的一部分，并且可以估计相应终端通过与路径P_n上的剩余波束ID相对应的区域{B_j+1,n’,B_j+2,n’…,B_i,n}。此外，基站可以估计相应终端将停留在与相应终端将通过的各个波束ID相对应的区域中长达如下面的式9中所示的时间。

[式9]

因此，因为基站可以预测相应终端将通过的波束ID，所以在操作810，当终端向前移动时，基站可以确定将什么服务波束分配给终端，以便与终端通信。然后，基站可以计算终端将在对应于各个波束ID的区域中停留多长时间，并且因此它可以通过

预测它将相应的服务波束分配给终端的时间。因此，即使在预测时间没有从终端报告关于波束测量结果的单独反馈或波束相关信息，基站也可以改变服务波束。

基站已经知道终端将在路径上执行到哪个目标小区的切换，以及关于将首先在目标小区中分配的服务波束的信息。也就是说，因为路径是从已经成功切换的终端的波束历史中导出的，所以基站可以在操作820确定向终端发送切换命令消息的时间，并且还可以在操作830确定作为切换目标的目标小区的ID和要在目标小区中分配的第一服务波束。

因此，在操作840，基站向终端发送切换消息，该切换消息包括关于目标小区ID和目标小区的波束ID的信息，并且发送切换命令消息的时间是在操作820导出的时间，并且可以是终端在移离基站的覆盖区域之前应该准备切换的适当时间。换句话说，基站参考已经成功切换的其他终端的历史，并且如果特定终端在与相应终端的路径相同的路径上移动，则基站可以通过优化特定终端的切换时间和过程来防止由于切换失败而导致的不必要的开销和延迟。由于终端的移动性，切换准备过程相当耗时，并且如果终端在终端已经知道目标小区和要使用什么服务波束的状态下执行切换，则切换的稳定性可以被极大地保证。特别地，在终端高速移动的情况下，切换准备所需的时间被缩短，因此通过根据实施例的操作可以获得更大的优势。

图9是示出根据本公开实施例的终端的结构的图。

参考图9，终端900可以包括收发器910、终端控制器920和存储器930。在本公开中，终端控制器920可以被定义为电路或专用集成电路或至少一个处理器。

收发器910与另一网络实体发送和接收信号。收发器910可以接收例如来自基站的同步信号，并且可以以包括调制解调器的射频(RF)单元的形式实现。

根据本公开中提出的实施例，终端控制器920可以控制终端的整体操作。例如，终端控制器920可以控制收发器910和存储器930来执行根据如上面参考附图描述的实施例的操作。具体地，终端控制器920可以根据从基站接收的波束测量波束相关信息，以向基站报告测量结果，并且可以通过从基站分配服务波束来执行与基站的通信。此外，终端控制器920可以使用包括在从基站接收的切换消息中的信息来执行到邻近目标小区的切换。

存储器930可以存储通过收发器910发送和接收的信息或通过终端控制器920生成的信息中的至少一个。

图10是示出根据本公开实施例的基站的结构的图。

参考图10，基站1000可以包括收发器1010、基站控制器1020和存储器1030。在本公开中，基站控制器1020可以被定义为电路或专用集成电路或至少一个处理器。

收发器1010与另一网络实体发送和接收信号。收发器1010可以向终端发送例如同步信号，并且可以以包括调制解调器的RF单元的形式实现。

根据本公开中提出的实施例，基站控制器1020可以控制基站的整体操作。例如，基站控制器1020可以控制收发器1010和存储器1030来执行根据上面参考附图描述的实施例的操作。具体地，基站控制器1020可以根据从终端接收的波束测量结果存储和管理终端的波束历史，基于存储的波束历史检测覆盖区域中的路径，并确定终端是否在该路径上移动。此外，基站控制器1020可以根据终端的移动性选择最佳波束，以将所选择的最佳波束分配给终端作为服务波束，并且向终端发送包括关于目标小区和特定波束的信息的切换相关消息，使得终端执行切换。

存储器1030可以存储通过收发器1010发送和接收的信息或通过基站控制器1020生成的信息中的至少一个。

根据如上所述的实施例，可以减少当终端在应用波束成形的通信系统中移动时可能出现的信令开销和延迟。特别地，可以优化高速移动的终端的切换过程，并且还可以提高用户感觉性能。

虽然已经参照本发明的各种实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (15)

1.一种在基于波束成形的无线通信系统中由基站支持终端移动性的方法，所述方法包括：

根据从多个终端接收的波束测量结果生成所述多个终端的波束相关信息；

使用所述波束相关信息检测基站的覆盖范围内的路径；以及

基于所述波束相关信息向被确定沿着所述路径移动的终端发送用于支持移动性的消息。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述路径的检测还包括：

通过将所述多个终端中的两个终端的波束相关信息进行相互比较来识别所述两个终端的波束相关信息之间的相似性；以及

如果所述相似性满足特定条件，则确定所述两个终端移动的路线形成所述路径。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述相似性的识别包括：

将所述两个终端的波束相关信息中包括的波束ID的数量、波束ID的值和波束ID的顺序进行相互比较；和

将相对于所述两个终端的波束相关信息中包括的波束ID的停留时间的比率进行相互比较。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述波束相关信息包括关于以下各项中的至少一个的信息：特定终端为什么配置与基站的连接的原因；所述特定终端为什么释放与基站的连接的原因；当在基站的覆盖范围中移动时，所述特定终端所经受的服务波束的ID；当在基站的覆盖范围中移动时，所述特定终端停留在所述特定终端经受的各个服务波束中的停留时间；越区切换结果；或越区切换目标，

其中包括在所述波束相关信息中的信息被存储为所述多个终端的配置文件。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括确定终端是否沿着检测到的路径移动，

其中通过比较来执行确定，以确定由所述特定终端报告的波束测量结果是否与所述路径的至少一部分相似。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：

在确定所述特定终端沿着检测到的路径移动的情况下，基于对应于检测到的路径的波束相关信息，确定分配给所述特定终端的服务波束ID、服务波束顺序和服务波束分配时间；以及

在确定所述特定终端沿着检测到的路径移动的情况下，根据确定的服务波束ID、服务波束顺序和服务波束分配时间来改变所述特定终端的服务波束。

7.根据权利要求1所述的方法，其中用于支持移动性的消息包括指示到目标小区的切换的切换命令消息，

其中所述切换命令消息包括基于所述波束相关信息所确定的关于所述目标小区和第一服务波束的信息，

其中，包括在所述切换命令消息中的关于所述目标小区和所述第一服务波束的信息是基于所述多个终端的波束相关信息中的、到所述目标小区的切换已经成功的波束相关信息来生成的，并且

其中所述切换命令消息在基于到所述目标小区的切换已经成功的波束相关信息所确定的时间被发送到终端。

8.一种用于在基于波束成形的无线通信系统中支持终端移动性的基站，所述基站包括：

收发器，被配置为发送和接收信号；和

控制器，被配置为：

根据从多个终端接收的波束测量结果生成所述多个终端的波束相关信息，

使用所述波束相关信息检测基站的覆盖范围内的路径，以及

基于所述波束相关信息向被确定沿着所述路径移动的终端发送用于支持移动性的消息。

9.根据权利要求8所述的基站，其中，所述控制器还被配置为：

通过将所述多个终端中的两个终端的波束相关信息进行相互比较来识别所述两个终端的波束相关信息之间的相似性，以及

如果所述相似性满足特定条件，则确定所述两个终端移动的路线形成所述路径。

10.根据权利要求9所述的基站，其中，所述控制器还被配置为：

将所述两个终端的波束相关信息中包括的波束ID的数量、波束ID的值和波束ID的顺序进行相互比较，以及

将相对于所述两个终端的波束相关信息中包括的波束ID的停留时间的比率进行相互比较。

11.根据权利要求8所述的基站，其中所述波束相关信息包括关于以下各项中的至少一个的信息：特定终端为什么配置与基站的连接的原因；所述特定终端为什么释放与基站的连接的原因；当在基站的覆盖范围中移动时，所述特定终端所经受的服务波束的ID；当在基站的覆盖范围中移动时，所述特定终端停留在所述特定终端经受的各个服务波束中的停留时间；越区切换结果；或越区切换目标，

其中包括在所述波束相关信息中的信息被存储为所述多个终端的配置文件。

12.根据权利要求8所述的基站，其中，所述控制器还被配置为确定特定终端是否沿着检测到的路径移动，并且执行比较以确定由所述特定终端报告的波束测量结果是否与所述路径的至少一部分相似。

13.根据权利要求12所述的基站，其中，所述控制器还被配置为在确定所述特定终端沿着检测到的路径移动的情况下，基于与检测到的路径相对应的波束相关信息，确定分配给所述特定终端的服务波束ID、服务波束顺序和服务波束分配时间，以及

其中，所述控制器还被配置为在确定所述特定终端沿着检测到的路径移动的情况下，根据所确定的服务波束ID、服务波束顺序和服务波束分配时间来改变所述特定终端的服务波束。

14.根据权利要求8所述的基站，其中用于支持移动性的消息包括指示到目标小区的切换的切换命令消息，

其中所述切换命令消息包括基于所述波束相关信息所确定的关于所述目标小区和所述第一服务波束的信息。

15.根据权利要求14所述的基站，其中，包括在所述切换命令消息中的关于所述目标小区和所述第一服务波束的信息是基于所述多个终端的波束相关信息中的、到所述目标小区的切换已经成功的波束相关信息来生成的，并且

其中所述切换命令消息在基于到所述目标小区的切换已经成功的波束相关信息所确定的时间被发送到终端。

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