CN112166562A - 高级无线系统的终端特定的波束成形自适应的方法 - Google Patents

高级无线系统的终端特定的波束成形自适应的方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及提供一种用于将支持具有比第四代(4G)系统更高数据速率的第五代(5G)通信系统与物联网(IoT)技术融合的通信方法和系统。本公开可以被应用于基于5G通信技术和IoT相关技术的智能服务，诸如智能家居、智能建筑、智能城市、智能汽车、联网汽车、医疗保健、数字教育、智能零售、安保和安全服务。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：提供指示UE在波束训练条件下的布置的标记；响应于确认UE在波束训练条件下的布置，执行包括确认波束使用率统计的波束码本训练。

Description

高级无线系统的终端特定的波束成形自适应的方法
技术领域
本申请总体上涉及波束管理。更具体地，本公开涉及高级无线通信系统的终端特定的波束成形自适应。
背景技术
为了满足自从部署4G通信系统以来无线数据业务的增加需求，致力开发改进的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通信系统被认为在较高频带(mmWave)(例如，60GHz频带)上实现以实现较高数据速率。为了降低无线电波的传播损耗并增大传输距离，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。另外，在5G通信系统中，基于高级小型小区、云无线接入网(RAN)、超密度网络、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，正在进行对系统网络改进的开发。在5G系统中，已经开发了作为高级编码调制(ACM)的混合FSK和QAM调制(FQAM)及滑动窗口叠加编码(SWSC)，以及作为高级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)。
人类生成和消耗信息的以人为本的连接网的因特网正在向物联网(IoT)演进，在物联网中分布式实体(例如，事物)交换和处理信息而不需要人类干预。已出现万物互联(IoE)，万物互联是IoT技术与大数据处理技术通过与云服务器连接的结合。由于技术要素例如“传感技术”、“有线/无线通信和网络架构”、“服务接口技术”和“安全技术”是IoT实现所需要的，所以近来已在研究传感器网络、机器对机器(M2M)通信、机器型通信(MTC)等。这种IoT环境可以提供通过收集和分析由连接的事物生成的数据为人类生活创造新价值的智能因特网技术服务。IoT可通过现有信息技术(IT)与各种工业应用之间的融合和结合被应用于包括智能家庭、智能建筑、智能城市、智能汽车或联网汽车、智能电网、医疗保健、智能家电和高级医疗服务的各个领域。
与此一致，进行各种尝试以将5G通信系统应用于IoT网络。例如，诸如传感器网络、机器型通信(MTC)和机器对机器(M2M)通信的技术可以通过波束成形、MIMO和阵列天线实现。将云无线接入网(RAN)应用作为上述大数据处理技术也可以被认为是5G技术与IoT技术之间融合的示例。
发明内容
技术问题
在无线通信网络中，网络接入和无线资源管理(RRM)通过物理层同步信号和更高(MAC)层过程启动。特别地，用户设备(UE)尝试检测同步信号的存在以及用于初始接入的至少一个小区标识(ID)。一旦UE在网络中并且与服务小区相关联，则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。对于下一代蜂窝系统(例如第三代合作伙伴关系-新空口接入或接口(3GPP-NR))，期望高效统一的无线资源获取或跟踪机制，其适用于各种用例，诸如增强型移动宽带(eMBB)、超可靠低延迟(URLLC)、大规模机器类型通信(mMTC)，每个都对应于不同的覆盖需求和具有不同传播损耗的频带。
技术问题的解决方案
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)。该UE包括：显示器；以及可操作地连接到该显示器的处理器，该处理器被配置为：提供指示UE在波束训练条件下的布置的标记；响应于确认UE在波束训练条件下的布置，执行包括确认波束使用率统计的波束码本训练；以及基于所确认的波束使用率统计，生成用于波束训练条件的UE的天线阵列的波束生成的波束码本，该波束码本包括UE特定的子码本。
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。该方法包括：提供指示UE在波束训练条件下的布置的标记；响应于确认UE在波束训练条件下的布置，执行包括确认波束使用率统计的波束码本训练；以及基于所确认的波束使用率统计，生成用于波束训练条件的UE的天线阵列的波束生成的波束码本，该波束码本包括UE特定的子码本。
在又一实施例中，提供了一种包括指令的非暂时性计算机可读介质。当用户设备(UE)的至少一个处理器执行指令时，该指令使得UE：提供指示UE在波束训练条件下的布置的标记；响应于确认UE在波束训练条件下的布置，执行包括确认波束使用率统计的波束码本训练；以及基于所确认的波束使用率统计来生成用于波束训练条件的UE的天线阵列的波束生成的波束码本，该波束码本包括UE特定的子码本。
根据以下附图、描述和权利要求，其他技术特征对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
在进行下面的具体实施方式之前，阐明整个专利文件中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素之间的任何直接或间接通信，无论这些元素是否彼此物理接触。术语“发送”、“接收”和“通信”及其派生词涵盖直接和间接通信二者。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，意指和/或。短语“与...关联”及其派生词意指包括、被包括在其中、与之互连、包含、被包含在其中、连接到或与之连接、耦合到与之耦合、与之可通信、与之配合、交错、并置、与之接近、与之绑定或结合、具有、具有…的属性、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。此控制器可以以硬件、或硬件和软件和/或固件的组合来实现。与任何特定控制器相关联的功能可以是本地或远程的集中式或分布式。短语“至少一个”当与项目列表一起使用时，意指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”包括以下组合中的任何一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；以及A和B和C。
此外，以下描述的各种功能可以由一个或更多个计算机程序实现或支持，每个计算机程序由计算机可读程序代码形成并实施在计算机可读介质中。术语“应用”和“程序”是指适于以合适的计算机可读程序代码实现的一个或更多个计算机程序、软件组件、指令集、过程、功能、对象、类、实例、相关数据或其一部分。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，其包括源代码、目标代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够由计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频光盘(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。非暂时性计算机可读介质包括可永久存储数据的介质以及可存储数据并随后覆盖数据的介质，诸如可重写光盘或可擦除存储器设备。
贯穿本专利文件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该理解，在很多实例，即使不是大多数实例，此种定义也适用于此种定义的字和短语的先前以及未来的使用。
发明的有益效果
本公开的实施例提供了高级无线系统的终端特定的波束成形自适应。
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件：
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子帧中的PDSCH的发射器框图；
图6示出了根据本公开的实施例的子帧中的PDSCH的接收器框图；
图7示出了根据本公开的实施例的子帧中的PUSCH的发射器框图；
图8示出了根据本公开的实施例的子帧中的PUSCH的接收器框图；
图9示出了根据本公开的实施例的两个切片的示例复用；
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系统优化；
图12示出了根据本公开的实施例的示例系统优化框架；
图13示出了根据本公开的实施例的示例UE特定的波束子码本；
图14示出了根据本公开的实施例的另一示例UE特定的波束子码本；
图15示出了根据本公开的实施例的子码本随时间的示例自适应；
图16示出了根据本公开的实施例的用于用户辅助的波束码本训练的方法的示例流程图；
图17示出了根据本公开的实施例的用于用户辅助的波束码本训练的方法的另一示例流程图；
图18示出了根据本公开的实施例的用于用户辅助的波束码本训练的方法的又一示例流程图；
图19示出了根据本公开的实施例的基于无线信号质量进行示例波束训练触发；
图20示出了根据本公开的实施例的基于检测到手机壳进行示例波束训练触发；
图21示出了根据本公开的实施例的LCD对UE TX/RX辐射增益图案的示例影响；
图22示出了根据本公开的实施例的基于设备处理进行示例天线激活；
图23示出了根据本公开的实施例的用于终端操作的方法的流程图；
图24示出了根据本公开的实施例的在激活之前和激活之后的示例；
图25示出了根据本公开的实施例的在激活之前、紧接在激活之后、在激活之后的最终稳定状态的示例；
图26示出了根据本公开的实施例的当手指触摸/阻挡天线时的示例弱信号；
图27示出了根据本公开的实施例的当使用手机壳1时的示例弱信号；
图28示出了根据本公开的实施例的用于终端操作的方法的流程图；
图29示出了根据本公开的实施例的示例常规信号指示符和mmWave信号强度指南；
图30示出了根据本公开的实施例的示例多个mmWave信号强度指南；
图31示出了根据本公开的实施例的用于终端操作的方法的流程图；
图32示出了根据本公开的实施例的在屏幕上进行示例标记以通知用户避免触摸标记区域；
图33示出了根据本公开的实施例的用于终端操作的方法的流程图；以及
图34示出了根据本公开的实施例的在屏幕上出现请求用户将手/手指从不期望的位置移开的示例消息。
具体实施方式
下面讨论的图1至图34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)频带(例如，60GHz频带)中实现的，以实现更高的数据速率。为了减少无线电波的传播损耗并增加传输覆盖范围，在5G通信系统中已经讨论了波束成形、大规模多输入多输出(MIMO)、全维MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形和大型天线技术等。
此外，在5G通信系统中，基于高级小型小区、云无线接入网(RAN)、超密集网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程通信、移动网络、协作通信、协作多点(CoMP)发送和接收、干扰缓解和消除等的系统网络改进开发正在进行中。
下面的图1至图4B描述了在无线通信系统中并且利用正交频分复用(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通信，诸如因特网、专有因特网协议(IP)网络或其他数据网络。
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；UE 116，其可以是移动设备(M)，诸如蜂窝电话、无线膝上型计算机、无线PDA等。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。
根据网络类型，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)，诸如发送点(TP)、发送-接收点(TRP)、增强型基站(eNodeB或eNB)、5G基站(例如，一般节点B，即gNB)、宏小区、毫微微小区、WiFi接入点(AP)或其他无线使能的设备。基站可以根据一种或更多种无线通信协议(例如，5G 3GPP新空口接口/接入(NR)、长期演进(LTE)、高级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。为了方便起见，术语“BS”和“TRP”在本专利文件中可互换使用，以指代提供对远程终端的无线接入的网络基础设施组件。此外，根据网络类型，术语“用户设备”或“UE”可以指代任何组件，诸如“移动站”、“用户站”、“远程终端”、“无线终端”、“接收点”或“用户设备”。为了方便起见，在本专利文档中使用术语“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(诸如，移动电话或智能电话)还是通常被视为固定设备(诸如，台式计算机或自动售货机)。
虚线表示覆盖区域120和125的大致程度，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，根据gNB的配置以及与自然和人为障碍相关联的无线环境的变化，与gNB相关联的覆盖区域(诸如，覆盖区域120和125)可以具有其他形状，包括不规则形状。
如下面更详细描述的，UE 111-116中的一个或更多个包括用于对高级无线系统进行有效的终端特定的波束成形适配的电路、程序或其组合。在某些实施例中，一个或更多个gNB 101-103包括用于对高级无线系统进行有效的终端特定的波束成形适配的电路、程序或其组合。
尽管图1示出了无线网络的一个示例，但可以对图1进行各种更改。例如，无线网络可以包括任何合适布置的任意数量的gNB和任意数量的UE。此外，gNB 101可以直接与任何数量的UE通信，并为这些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，并为UE提供对网络130的直接无线宽带接入。此外，gNB 101、gNB 102和/或gNB 103可以提供对其他或另外的外部网络(诸如，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gNB102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。然而，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、发送(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以及回程或网络接口235。
RF收发器210a-210n从天线205a-205n接收输入的RF信号，诸如网络100中的UE发送的信号。RF收发器210a-210n将输入的RF信号下变频以生成IF或基带信号。IF或基带信号被发送到RX处理电路220，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(诸如，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，并将基带或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的整体操作的一个或更多个处理器或其他处理设备。例如，根据众所周知的原理，控制器/处理器225可以控制RF收发器210a-210n、RX处理电路220和TX处理电路215的前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，诸如更高级的无线通信功能。例如，控制器/处理器225可以支持波束成形或定向路由操作，其中对来自多个天线205a-205n的输出信号进行不同地加权，以有效地将输出信号导向所需的方向。控制器/处理器225可以在gNB 102中支持多种其他功能中的任何一种。
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，诸如OS。控制器/处理器225可以根据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也耦合到回程或网络接口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实施为蜂窝通信系统(诸如，支持5G、LTE或LTE-A的蜂窝通信系统)的一部分时，接口235可以允许gNB 102通过有线或无线回程与其他gNB通信连接。当将gNB 102实施为接入点时，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(诸如，因特网)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，诸如以太网或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，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示出了gNB 102的一个示例，但可以对图2进行各种更改。例如，gNB 102可以包括任意数量的图2中所示的每个组件。作为特定示例，接入点可以包括多个接口235，并且控制器/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，尽管被示为包括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gNB102可以包括每个的多个实例(诸如，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下变频输入的RF信号以生成中频(IF)或基带信号。IF或基带信号被发送到RX处理电路325，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325将处理后的基带信号发送到扬声器330(诸如，用于语音数据)或处理器340以进行进一步处理(诸如，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(诸如，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发送的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可以根据众所周知的原理来控制RF收发器310、RX处理电路325和TX处理电路315的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还能够执行驻留在存储器360中的其他过程和程序，诸如用于在PUCCH上进行CSI报告的过程。处理器340可以根据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或运营商接收的信号来执行应用362。处理器340还耦合到I/O接口345，其向UE 116提供连接到其他设备的能力，诸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渲染诸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)，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，并且可以根据特定需要添加附加组件。作为特定示例，处理器340可以被划分为多个处理器，诸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或固定设备进行操作。
图4A是发送路径电路的高层图。例如，发送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，发送路径电路可以被实现在基站(gNB)102或中继站中，并且接收路径电路可以被实现在用户设备(例如，图1的用户设备116)中。在其他示例中，对于上行链路通信，接收路径电路450可以被实现在基站(例如，图1的gNB102)或中继站中，并且发送路径电路可以被实现在用户设备(例如，用户设备116)中。
发送路径电路包括信道编码和调制块405、串并(S-to-P)块410、大小为N的傅立叶逆变换(IFFT)块415、并串(P-to-S)块420、添加循环前缀块425、以及上变频器(UC)430。接收路径电路450包括下变频器(DC)455、去除循环前缀块460、串并(S-to-P)块465、大小为N的快速傅立叶变换(FFT)块470、并串(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和可配置硬件的混合来实现。特别地，注意，在本公开文件中描述的FFT块和IFFT块可以被实现为可配置的软件算法，其中大小为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，并且可能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、2、3、4等)，而对于FFT和IFFT函数，N变量的值可以是2的幂的任何整数(即1、2、4、8、16等)。
在发送路径电路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)或正交振幅调制(QAM))输入比特以产生一系列频域调制符号。串并块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。并串块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。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RF频率，以经由无线信道进行传输。在转换为RF频率之前，还可以在基带对信号进行滤波。
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。串并块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。并串块475将并行频域信号转换为一系列调制数据符号。信道解码和解调块480解调然后解码调制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中的每个可以实现与用于在上行链路中向gNB 101-103进行发送的架构相对应的发送路径，并且可以实现与用于在下行链路中从gNB 101-103进行接收的架构相对应的接收路径。
已经确认并描述了5G通信系统用例。这些用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)被确定为具有高比特/秒要求，以及不严格的延迟和可靠性要求。在另一个示例中，超可靠和低延迟(URLL)被确定具有不严格的比特/秒要求。在又一个示例中，大型机器类型通信(mMTC)被确定为每平方千米的设备数量可以多达100,000至100万，但是可靠性/吞吐量/延迟要求可以不严格。该场景还可能涉及功率效率要求，因为电池消耗应该被尽可能地最小化。
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站，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，其一般是固定站，也可以被称为接入点或其他等效术语。对于LTE系统，NodeB通常称为eNodeB。
在诸如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)的控制信号以及参考信号(RS)，该参考信号也被称为导频信号。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)中传输的数据传输块(TB)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中的一种或多种。CRS在DL系统带宽(BW)上传输，并且可以由UE使用来获取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。当BCCH传送主信息块(MIB)时，BCCH被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被映射到DL共享信道(DL-SCH)。大多数系统信息被包括在使用DL-SCH发送的不同SIB中。子帧中的DL-SCH上存在系统信息可以通过传送码字的相应PDCCH的传输来指示，该码字具有使用特殊系统信息RNTI(SI-RNTI)加扰的循环冗余校验(CRC)。或者，可以在较早的SIB中提供用于SIB传输的调度信息，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
Figure BDA0002795527750000141
个子载波或资源元素(RE)，诸如12个RE。在一个子帧上的一个RB的单位被称为PRB。UE可以针对总的
Figure BDA0002795527750000142
个RE被分配了MPDSCH个RB，以用于PDSCH传输BW。
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)检测或缺少PDCCH检测(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)，其使能eNodeB执行链路自适应以进行向UE的PDSCH传输。UE还响应于检测到指示释放了半持久调度的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
Figure BDA0002795527750000151
个符号。UL系统BW的频率资源单位是RB。UE针对总的
Figure BDA0002795527750000152
个RE被分配了NRB个RB用于传输BW。对于PUCCH，NRB＝1，最后一个子帧符号可以用于复用来自一个或更多个UE的SRS传输。可用于数据/UCI/DMRS传输的子帧符号的数量是
Figure BDA0002795527750000153
Figure BDA0002795527750000154
其中，如果最后一个子帧符号用于发送SRS，则NSRS＝1；否则，NSRS＝0。
图5示出了根据本公开的实施例的用于子帧中的PDSCH的发射器框图500。图5所示的发射器框图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器框图500的任何特定实现。
如图5所示，信息比特510由编码器520(例如Turbo编码器)编码，并由调制器530调制，例如，使用正交相移键控(QPSK)调制。串并(S/P)转换器540生成M个调制符号，其随后被提供给映射器550，以被映射到由传输BW选择单元555选择的RE，以用于分配的PDSCH传输BW，单元560应用快速傅里叶逆变换(IFFT)，然后输出由并串(P/S)转换器570序列化以创建时域信号，由滤波器580进行滤波，并发送590信号。诸如数据加扰、循环前缀插入、时间窗口、交错等其他功能在本领域中是众所周知的，为简洁起见未示出。
图6示出了根据本公开的实施例的用于子帧中的PDSCH的接收器框图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，接收的信号610由滤波器620滤波，用于分配接收BW的RE 630通过BW选择器635选择，单元640应用快速傅里叶变换(FFT)，输出由并串转换器650序列化。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(诸如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，未显示其他功能，例如时间窗口、循环前缀去除、解扰、信道估计和解交错。
图7示出了根据本公开的实施例的用于子帧中的PUSCH的发射器框图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通过编码器720(诸如Turbo编码器)编码，并通过调制器730调制。离散傅里叶变换(DFT)单元740在调制后的数据比特上应用DFT，与分配的PUSCH传输BW对应的RE 750通过传输BW选择单元755选择，单元760应用IFFT，并且在循环前缀插入之后(未示出)，通过滤波器770应用滤波并发送780信号。
图8示出了根据本公开的实施例的用于子帧中的PUSCH的接收器框图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，接收的信号810被滤波器820滤波。随后，在循环前缀(未示出)被去除之后，单元830应用FFT，与分配的PUSCH接收BW相对应的RE 840通过接收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)获得的信道估计来对数据符号进行相干解调，解码器870(例如，Turbo解码器)解码解调后的数据以提供信息数据比特880的估计。
在下一代蜂窝系统中，除了LTE系统的能力外，还设想了各种用例。能够在低于6GHz和高于6GHz的频率下运行(例如，在mmWave范围内)的系统(被称为5G或第五代蜂窝系统)成为要求之一。在3GPP TR22.891中，已经确认并描述了74个5G用例；这些用例可以大致分为三个不同的组。第一组被称为“增强型移动宽带(eMBB)”，其目标是对延迟和可靠性要求不那么严格的高数据速率服务。第二组被称为“超可靠性和低延迟(URLL)”，其目标是具有数据速率要求不那么严格但对延迟的容忍度低的应用。第三组被称为“大规模MTC(mMTC)”，其目标是对可靠性、数据速率和延迟要求不那么严格的大量低功率设备连接，诸如每平方千米100万个。
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，已经在LTE标准中确定了一个实施例，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(使用不同的资源分配方案、参数集和调度策略)，利用了灵活且独立的帧或子帧设计。
图9示出了根据本公开的实施例的示例天线块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频带，尽管对于给定的形式因数，天线元件的数量可能较大，但由于硬件限制(在mmWave频率上安装大量ADC/DAC的可行性)，CSI-RS端口的数量(其可以对应于数字预编码端口的数量)易于受到限制，如图10所示。在这种情况下，一个CSI-RS端口被映射到大量天线元件上，这些天线元件可以由一组模拟移相器控制。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生成窄模拟波束。通过改变跨符号或子帧的移相器组，可以将该模拟波束配置为扫描更大的角度范围。子阵列的数量(等于RF链的数量)与CSI-RS端口NCSI-PORT的数量相同。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)，但数字预编码可以跨子频带或资源块变化。
在LTE中，对于周期性的(基于PUCCH的)和非周期性的(基于PUSCH的)CSI报告二者，存在多种CSI报告模式。每种CSI报告模式均取决于(与之耦合的)许多其他参数(例如，码本选择、传输模式、eMIMO类型、RS类型、CRS或CSI-RS端口数量)。可以感知到至少两个缺点。第一，存在复杂的“嵌套循环”(IF…ELSE…)和耦合/链接网。这使测试工作复杂化。第二，前向兼容性受到限制，尤其是在引入新特征时。
尽管上述缺点适用于DL CSI测量，同样适用于UL CSI测量。在LTE中，UL CSI测量框架以原始形式存在，并且不像DL副本那样演进。随着用于下一代系统的TDD或基于互易的系统的出现，以及用于UL的OFDMA或基于OFDMA的多路接入的可能突出，适用于DL和UL二者的相同(或至少相似)的CSI测量和报告框架是有利的。
为了协助UE确定UE的RX和/或TX波束，采用了波束扫描过程，其包括gNB发送一组发射波束以扫描小区区域，以及UE使用UE的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为UE配置与一组TX波束相对应的一个或更多个RS资源(例如，SS块、周期性/非周期性/半永久性CSI-RS资源或CRI)。RS资源是指在一个或更多个时间(OFDM符号)/频率(资源元素)/空间(天线端口)域位置的组合上的参考信号传输。对于每个RX波束，UE报告使用该RX波束接收的不同TX波束，并按信号强度(RSRP)和可选CSI(CQI/PMI/RI)的顺序进行排序。基于UE的测量报告反馈，gNB为UE配置TX-RX波束对以用于接收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。该存储器包括固件、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收发器对输入的RF信号进行下变频以生成中频(IF)或基带信号。IF或基带信号被发送到RX处理电路，RX处理电路通过对基带或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(诸如，用于语音或网络浏览数据)。
TX处理电路从处理器接收输出基带数据(诸如，语音、网络数据、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送的RF信号。
处理器可以包括一个或更多个处理器，并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。在一个这样的操作中，主处理器根据众所周知的原理来控制RF收发器、RX处理电路和TX处理电路的前向信道信号的接收和反向信道信号的发送。主处理器还可以包括被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：分配器处理电路，其被配置为分配唯一载波指示符；以及检测器处理电路，其被配置为检测在载波之一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)传输的物理下行链路控制信道(PDCCH)。下行链路控制信息(DCI)用于多种目的，并通过DCI格式在相应的PDCCH中传送。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微控制器。
处理器还能够执行驻留在存储器中的其他过程和程序，诸如用于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，诸如用于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接收的信号来操作多个应用。主处理器还耦合到I/O接口，该I/O接口向UE提供连接到其他设备(诸如膝上型计算机和手持式计算机)的能力。I/O接口是这些附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将数据输入到UE中。显示器可以是液晶显示器、发光二极管显示器或能够渲染诸如来自网站的文本和/或至少有限图形的其他显示器。
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)，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，诸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可以配备多个天线元件。当UE尝试与BS站建立连接时，波束成形是重要因素。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支持UE更宽的信号接收或发送覆盖区域。
波束码本包括码字集，其中，码字可以是应用于天线元件以形成模拟波束的模拟相移值集或振幅加相移值集。给定一组波束码本，波束可以在例如水平域中从左到右、在高度域中从上到下逐个扫描。
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宽的波束宽度。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。在设计具有最小延迟的波束扫描过程时，应考虑到这一观察结果。
第二，无线信号可能比其他方向更多地来自某个方向。因此，与出现概率较高的方向相对应的波束可以比其他波束具有较高的概率被选择。
第三，当码本尺寸较大时，波束扫描非常耗时。一旦找到足够好的波束，扫描波束和/或停止波束扫描的数量就受到限制，这在对延迟敏感的情况(例如，车对车通信)是有利的。
在一个实施例中，UE配备有基于一个或更多个输入来确定UE的波束扫描序列的单元，该一个或更多个输入包括：波束码本或等效地对应于波束码本的波束图案；波束扫描的目标性能指标；以及UE特定条件，诸如UE取向和/或信道环境。
5G终端或UE可以配备有多个无线前端(RF)模块，其中，每个模块具有基于图10所示的架构的天线阵列。某些架构也可能允许RF模块具有一个以上的天线阵列。每个RF模块都能够使用移相器或移相器和振幅权重生成RF波束。
在一个实施例中，系统优化被认为是跨模块和/或跨层程序/算法的设计，以确定在给定UE特定条件下UE要在哪个RF模块中使用哪个RF波束。UE特定条件可以包括以下因素中的一个或更多个：UE所经历的信道状态；UE的协议状态；UE的应用状态；以及UE的物理状态。
信道状态包括由网络部署方案、用户环境、手或身体或物体堵塞以及UE的移动所确定的期望和干扰信号信道状况。协议状态是指UE调制解调器的连接状态或活动。例如，UE可以处于初始接入或切换的状态。它可以处于RRC连接状态、RRC空闲状态或RRC不活跃状态。它可以处于接收或发送广播或单播信号或两者的状态。它可以处于接收或发送控制信道、数据信道或两者的状态。协议状态被视为上述调制解调器连接活动中的一个或更多个。应用状态是指用户的当前应用(例如，视频、语音、超文本传输协议(http))。物理状态包括设备取向、由于损坏可能会影响无线性能的设备的物理条件，诸如设备外壳、故障天线或RF模块。
图11示出了根据本公开的实施例的示例系统优化1100。图11所示的系统优化1100的实施例仅用于说明。图11不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
系统优化的概述在图11中进行了说明。UE特定条件是基于来自终端上的传感器(诸如陀螺仪、惯性测量单元(IMU)、接近传感器、GPS接收器、手或身体堵塞检测和信道条件。UE特定条件是智能波束管理系统的输入，该系统控制要使用的RF模块和模拟波束。
图12示出了根据本公开的实施例的示例系统优化框架1200。图12所示的系统优化框架1200的实施例仅用于说明。图12不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
关于系统优化框架的更多细节在图12中进行了说明。该框架包括3个模块。第一模块是UE特定条件检测模块，其从传感器、5G调制解调器基带(BB)和RF模块获取诸如测量值的输入。UE特定条件检测模块输出UE特定条件。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。
第三模块是码本模块，其存储用于RF模块的RF/模拟波束码本。第二模块以UE特定条件和来自第三模块的波束码本作为输入，并输出关于要采用的RF模块和相应波束码本的决定。可以将输出信号发送到5G BB模块或RF模块。在一个示例架构中，第二模块和第三模块被组合为一个模块。
在架构的另一示例中，第一模块、第二模块和第三模块被组合为一个模块。如图12所示，每个模块可以有多个波束码本，或者每个模块只能有一个波束码本，在这种情况下，第二种模块从每个模块的码本中选择码字(或波束)的子集。对于本公开的其余部分，假设每个模块有一个码本。然而，应当理解，本公开还可以适用于每个模块有多个码本的情况。对于本公开，波束和码字可互换地使用。
默认情况下，设备使用的码字集可以是设备上所有模块的码本的所有码字的并集。可以在给定天线类型、设备上的天线布置以及天线外壳的情况下设计该码字集。该码字集或码本称为默认码本。例如，假设每个模块有16个码字并且每个设备有两个模块，则每个设备有32个码字。如果在任何给定时间只能激活一个码字，则UE需要通过32个波束执行波束扫描，以确定要用于UE的最佳波束。但是，并非所有波束都可以以相等的概率被使用。如果仅以很高的概率使用码字的子集，并且由于波束扫描延迟与波束的数量成正比，则创建包含高使用率的码字集的子码本可能是有益的，由此可以减少具有子码本的波束扫描延迟。
图13示出了根据本公开的实施例的示例UE特定的波束子码本1300。图13所示的UE特定的波束子码本1300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。
此外，UE特定条件可以改变码字的使用率。这意味着包括具有高使用率的码字集的子码本可以在UE之间变化。因此，需要一种确定UE特定的子码本以用于减少波束扫描延迟的方法。可以用如图13所示的维恩图来说明UE特定的子码本的概念，其中，示出了三个UE特定的子码本。子码本可以重叠或不重叠。
在另一示例中，存在默认子码本，其是在不考虑波束扫描延迟和波束管理开销/复杂性的情况下，根据天线类型、设备上的天线布置、天线的外壳以及所需的子码本大小而设计的码字集。实际上，UE的整个码字空间是较大的集，其中，集的大小主要由可能的波束成形权重的数量确定。在恒定振幅波束成形的情况下，集的大小由移相器位数和阵列大小确定。
图14示出了根据本公开的实施例的示例UE特定的波束子码本1400。图14所示的UE特定的波束子码本1400的实施例仅用于说明。图14不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
实际上，存在静止码字集和活跃码字集，其中，初始活跃码字集是默认的子码本。UE特定条件可以改变最佳或合适的活跃码字集。UE特定的子码本是整个码字空间内的码字的子集，并且它可以与默认子码本或与另一个UE特定的子码本重叠或不重叠。图14中显示了示例维恩图。
在一种生成UE特定的子码本的方法中，每个UE记录了RF模块和波束使用的统计，然后可以基于所收集的统计来导出子码本。统计可以存储在设备的存储器中，或者其可以存储在与设备连接的云或外部数据库中。如果将波束用于数据通信，则认为该波束已被使用。可以从通信基带模块中确认用于通信的波束的使用。
例如，假设UE具有两个RF模块，即，模块A和模块B。进一步假设每个模块可以形成多个模拟波束，即，模块A的波束A-1至A-K；模块B的波束B-1至B-K。可以在表或数据库(诸如表1，其中∑iαi＝1)中记录选择模块RF的波束的百分比、次数或概率。每个UE可以有一个表，或者可以有多个表，其中，每个UE都有一个针对UE特定条件的表(稍后将详细介绍)。给定所有i的αi，可以使用以下方法之一生成子码本。
在一个示例中，子码本包括使用率αi大于某个值(例如，0.1)的所有码字。在另一示例中，子码本是具有N个最大使用率的N个码字。在又一示例中，子码本是具有来自此类示例的子码本的较小尺寸的子码本。重点是最小化波束扫描延迟。在又一示例中，子码本是具有来自此类示例的子码本的较大尺寸的子码本。重点是球形覆盖性能。
另外，可以从αi确定波束搜索序列，具体地，搜索顺序根据减小的αi值而确定的。也就是说，首先搜索具有最大αi的模块和码本，然后搜索第二大的模块和码本，依此类推。
表1.RF模块和波束的使用率
Figure BDA0002795527750000241
除了波束使用率以外，还可以使用其他指标，诸如使用每个波束的信号强度(例如，接收信号强度，按照RSRP的形式)，或者使用每个波束的信噪比(SNR)或信干噪比(SINR)。
UE特定条件可以随时间变化。例如，用户可以改变设备的保持位置。在另一示例中，用户可以在其设备上添加外壳或更改其外壳。UE特定条件的变化会影响原始波束子码本的无线球形覆盖性能，而对于新的UE特定条件来说不同的子码本可能更好。为了适应变化的UE特定条件，可以扩展如前所述的方法，使得可以针对每个UE特定条件来记录波束使用的统计，如表2所示。
表2.每个UE特定条件下的RF模块和波束的使用率
Figure BDA0002795527750000251
图15示出了根据本公开的实施例的子码本随时间的示例自适应1500。图15所示的子码本随时间的自适应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。
然后，随后可以针对每个UE特定条件生成子码本，并且取决于UE特定条件的检测，UE可以利用合适的子码本。子码本随时间的自适应如图15所示。
对于终端而言，使用户能够协助生成UE特定的子码本(这也可以称为波束训练过程)是有益的。这是因为用户可以更好地控制或设置目标训练条件。波束训练方法可以基于波束使用率统计收集和新子码本的推导，如前所述；然而，其他波束训练方法也是可能的。针对UE特定的子码本的训练可以简单地称为波束码本训练。
图16示出了根据本公开的实施例的用于用户辅助的波束码本训练的方法1600的示例流程图。图16所示的方法1600的实施例仅用于说明。图16不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
用户辅助的波束码本训练过程如图16所示。波束码本训练过程涉及终端指示用户设置波束训练条件。在设置波束训练条件后，终端执行波束码本训练，并生成新的波束码本。然后，终端向用户指示训练结束。
图17示出了根据本公开的实施例的用于用户辅助的波束码本训练的方法1700的另一示例流程图。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制为任何特定实施方式。
图17示出了另一示例性的用户辅助波束码本过程。在这种情况下，用户命令终端执行波束训练。在设置波束训练条件后，终端执行波束码本训练，并生成新的波束码本。然后，终端向用户指示训练结束。
图18示出了根据本公开的实施例的用于用户辅助的波束码本训练的方法1800的又一示例流程图。图18所示的方法1800的实施例仅用于说明。图18不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
在另一实施例中，终端首先监视波束码本训练触发条件。当无线模块运行时，监视可以连续进行。监视也可以是周期性的，或事件触发的(诸如当无线条件降至某个阈值以下时)。当满足波束码本训练触发条件时，终端触发波束码本训练过程。图18示出了示例性过程。
在该示例中，波束码本训练过程涉及终端指示用户设置波束训练条件。在设置波束训练条件后，终端执行波束码本训练，并生成新的波束码本。然后，终端向用户指示训练结束。
终端可以基于UE所经历的无线性能来触发对波束训练的需求。无线性能可以是SNR、SINR、吞吐量、波束对准成功率等。具体地，当无线性能低于某个阈值时，可以触发对波束训练过程的需求。这意味着性能很差，触发条件的阈值与用于基于事件的触发条件监视的阈值不同。
图19示出了根据本公开的实施例的基于无线信号质量进行示例波束训练触发1900。图19所示的波束训练触发1900的实施例仅用于说明。图19不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
当触发了波束训练需求时，消息可以出现在用户的设备屏幕上，以请求用户允许进行波束训练。示例消息如图19所示。如果用户接受邀请/指示，则启动波束训练，否则不启动。波束训练条件实质上是足够低的无线性能以及用户随后同意进行波束训练。在满足无线条件之后，波束码本训练也可以由终端自动执行(即，无需用户同意)。在一个替代方案中，第一波束训练需要用户明确表示同意，并且向用户提供了选项以自动同意后续的波束训练请求。
图20示出了根据本公开的实施例的基于检测到手机壳进行示例波束训练触发2000。图20所示的波束训练触发2000的实施例仅用于说明。图20不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
波束训练过程的另一个触发条件可以是检测需要进行波束训练的终端的变化，诸如已带上新的手机壳或已卸下手机壳。其可以通过使用手机上的一个或更多个传感器(诸如触摸传感器(例如，电容式触摸传感器))被检测到。在图20中示出了示例消息。波束训练条件实质上是传感器触发，并且用户随后同意进行波束训练。
用户还可以通过将用户界面菜单导航到触发波束训练过程的按钮或设置来主动触发波束训练过程。在这种情况下，波束训练条件是用户触发。
在用户或终端启动波束训练之后，终端可以指导用户完成波束训练过程。终端可以向用户询问以下一个或更多个波束训练条件。
在训练条件1的一个示例中，用于一种或更多种机械案例的波束训练包括但不限于以下案例：(案例1)设备平放在水平表面上(例如，在桌子上)，显示屏朝上；(案例2)设备平放在水平表面上(例如，在桌子上)，显示屏朝下；(案例3)设备在竖屏模式下被保持(例如，用户的惯用手和用户的非惯用手)；(案例4)设备在横屏模式(例如，无倾斜、向右倾斜、向左倾斜)下被保持；(案例5)将设备放在在头和手旁边(例如，用户的惯用手和用户的非惯用手)。
在用于一个或更多个位置的波束训练的训练条件2的一个示例中，要求用户在将设备保持在固定位置(例如，如在训练条件1中描述的保持位置中的一个)的同时在区域周围行走。
在训练条件3的一个示例中，要求用户在改变设备保持位置(例如，如在训练条件1中描述的保持位置)的同时在区域周围行走。
手机上的传感器可以用于确定是否已正确设置训练条件。例如，陀螺仪可以用于确定是否已建立案例1。接近传感器和/或触摸传感器可以用于确定是否已建立案例5。如果确定条件尚未建立，则终端可以向用户重复指导或指示，或者向用户提供进一步的指导或指示。
可以使用图像、视频、声音、振动或其组合来指导用户通过训练条件，并通知用户波束训练已完成。图像、视频、声音或组合的选择取决于训练条件。例如，可以使用图像、视频或振动来通知用户训练条件1案例1的完成(因为在这种案例下用户可以看到屏幕)以及要进行的下一个训练条件；同时可以使用声音或振动来通知用户训练条件案例2的完成(因为在这种案例下用户看不到屏幕)。
在另一实施例中，在由用户或终端启动波束训练之后，用户可以通过向终端显式呈现期望的训练条件(例如，通过以特定方式保持终端)来直接定义训练条件。这使得用户能够自己确定有问题的无线条件。
注意，波束码本训练过程也可以以直接方式扩展到训练波束扫描或波束搜索序列，以减少波束扫描或波束搜索延迟。训练的输出不是波束码本，而是波束扫描或波束搜索序列。训练也可以针对波束码本以及波束扫描/搜索序列。
图21示出了根据本公开的实施例的LCD对UE TX/RX辐射增益图案的示例影响2100。图21所示的LCD对UE TX/RX辐射增益图案的影响2100的实施例仅用于说明。图21不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
图21示出了覆盖UE一侧的全LCT显示器对UE的Rx/Tx辐射增益模式的影响的示例。手柄和人体对辐射图案的影响是相似的，即，人体皮肤与天线模块之间的距离对无线能量有很大的影响。特别地，如果信号必须通过人体皮肤传播，则天线接收/发送的信号会有很大的损耗。如果UE配备了多个天线模块，例如，位于矩形UE的四个角(或子集)上的天线模块，则可以打开以接收或发送信号的天线模块集在很大程度上取决于用户如何用手操纵设备。图22中示出了一些示例。
图22示出了根据本公开的实施例的基于用手操纵设备进行示例天线模块激活2200。图22所示的天线模块激活2200的实施例仅用于说明。图22不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
图23示出了根据本公开的实施例的用于终端操作的方法2300的流程图。图23所示的方法2300的实施例仅用于说明。图23不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
图23描述了示例性过程。在接收到激活命令后，终端在屏幕上显示信号指示符。指示符可以较大地显示在屏幕中心处，或占据屏幕的较大区域以将视觉效果最大化。可以将指示符称为“信号强度指南”。一个示例是如图24所示的信号条。信号强度的其他视觉表示也是可能的。在用户发送去激活命令后，终端从屏幕上删除信号指示符。
图24示出了根据本公开的实施例的在激活之前和激活之后2400的示例。图24所示的在激活之前和激活之后2400的实施例仅用于说明。图24不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
图25示出了根据本公开的实施例的在激活之前、紧接在激活之后、在激活之后的最终稳定状态2500的示例。图25所示的在激活之前、紧接在激活之后、在激活之后的最终稳定状态2500的实施例仅用于说明。图25不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
在另一种选择中，信号指示符位于终端的拐角(例如，右上角)处，其可以与常规信号指示符相同。在激活之后，信号指示符被扩展(或“增长”)以占据屏幕的中心或屏幕的指定区域，作为“信号强度指南”。
在显示信号强度指南之后，终端可以确定当前条件，诸如无线条件或无线条件的其他表示，并且实时地或以一定的周期来更新信号强度显示。无线条件表示的变化可能是由于用户触摸/阻挡手机的不同区域或改变保持位置而引起的。
图26示出了根据本公开的实施例的当手指触摸/阻挡天线时的示例弱信号2600。图26所示的弱信号2600的实施例仅用于说明。图26不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
在图26中说明了这种效果。在图26的左侧，当用户触摸/阻挡天线模块顶部的区域时(这又可能导致信号严重劣化)，信号强度指南显示弱信号状态。另一方面，在图26的右侧，当用户触摸/阻挡远离天线模块的区域时，信号强度指南显示强信号状态。
图27示出了根据本公开的实施例的当使用手机壳1时的示例弱信号2700。图27所示的弱信号2700的实施例仅用于说明。图27不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
终端还可以估计作为装上手机壳的结果的信号强度，以评估手机壳的材料和设计对无线性能的影响。图27中说明了这种效果。在图27的左侧，当使用手机壳1时，信号强度指南显示弱信号状态。另一方面，在图27的右侧，当使用手机壳2时，信号强度指南显示强信号状态。
信号强度指南中的信号强度水平可以根据通常位于手机右上角的常规信号强度指示符的相同输入进行计算或推导。然而，信号强度水平也可以与常规信号强度指示符的输入不同的输入进行计算或推导。存在着几种可能的原因或好处。例如，假设信号强度指南正在显示mmWave信号强度。
在一个示例中，常规信号强度指示符可以结合手机用于无线连接的所有频带(例如，在较低的频带(例如，sub-GHz频带和mmWave频带两者)的无线效果。但是，mmWave信号强度指南只能代表mmWave频带的信号强度。
在另一示例中，常规信号强度指示符可以采用随时间平均的一些测量，因此对任何阻挡的反应可能更慢。但是，如果mmWave信号强度指南对任何阻挡做出更快的反应，以向用户提供准确和更即时的了解，则对用户可能会更有用。
在又一示例中，mmWave信号强度指南可以从无线模块以外的其他源获得信号，这些模块也可以用作mmWave无线条件的预测器或估计器。例如，可以基于预先确定并存储在终端上的数学公式或映射表，结合使用一个或更多个传感器(例如，触摸传感器、接近传感器、放置在mmWave天线模块附近的指纹传感器)的输出或基于WiGig的检测模块的输出，来推导出信号强度。不排除存在其他传感器类型。示例过程流程图如图28所示。
图28示出了根据本公开的实施例的用于终端操作的方法2800的流程图。图28所示的方法2800的实施例仅用于说明。图28不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
由于以上原因，mmWave信号强度指南可以与常规信号指示符分开显示，并且mmWave信号强度指南不必向用户显示相同的强度水平，如图29所示。
图29示出了根据本公开的实施例的示例常规信号指示符2900和mmWave信号强度指南。图29所示的常规信号指示符2900的实施例仅用于说明。图29不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
此外，对于配备有超过一个mmWave天线模块的终端，可以有一个mmWave信号强度指南专门呈现每个mmWave天线模块的无线条件。如图30所示，其中，每个mmWave天线模块附近都有一个信号强度指南，用于表示最近的天线模块的无线条件。或者，只有一个mmWave信号强度指南，用于表示所有mmWave天线模块的整体或组合无线条件。
图30示出了根据本公开的实施例的示例多个mmWave信号强度指南3000。图30所示的多个mmWave信号强度指南3000的实施例仅用于说明。图30不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
当信号强度达到一定水平时，一定数量的信号条会被着色(或占用)。在一种选择中，被占用的信号条的颜色根据被占用的信号条的数量而变化。例如，如果被占用的信号条的数量小于整数X，则颜色为红色；如果被占用的信号条的数量大于X但小于整数Y(Y>X)，则颜色为黄色，并且如果被占用的信号条的数量大于Y，则颜色为绿色。此外，终端屏幕上还可以出现诸如“差”、“中等”或“好”的文字，以提供其他视觉指导。
除了视觉显示信号强度之外，指示信号强度的其他实施例也是可能的。例如，如果用户触摸导致信号损失大于阈值的区域，则可以发出声音来代替视觉信号指示符。在另一示例中，如果用户触摸导致信号损失大于阈值的区域，则会产生振动。
在另一实施例中，在激活时，mmWave天线模块附近的区域可以被突出显示或标记以通知用户要避免的区域(通常在手机的边缘附近)。该过程在图31中进行了描述。在图32中给出了屏幕显示的图示说明。除了突出显示之外，还可以出现文本形式的提示，以向用户提供信息，从而避免触摸或阻挡突出显示的区域。
图31示出了根据本公开的实施例的用于终端操作的方法3100的流程图。图31所示的方法3100的实施例仅用于说明。图31不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
图32示出了根据本公开的实施例的在屏幕上进行示例标记3200以通知用户避免触摸标记区域。图32所示的在屏幕上进行标记3200的实施例仅用于说明。图32不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
在一个实施例中，终端(例如，用手)检测阻挡条件，启动过程以指导用户去除阻挡条件。除了阻挡条件之外，在启动过程以去除阻挡条件之前，还可能需要其他条件。
例如，附加条件可以是无线性能的下降超过某个阈值。可以基于来自RF模块、调制解调器模块或传感器(诸如触摸传感器、接近传感器、指纹传感器)的输入来确定是否检测到阻挡条件。在检测到启动该过程的条件后，终端引导用户去除阻挡条件。如果成功去除了该条件，则过程终止，否则该指导将继续运行或提供进一步的指导。在图33中给出了示例性过程。
图33示出了根据本公开的实施例的用于终端操作的方法3300的流程图。图33所示的方法3300的实施例仅用于说明。图33不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
在终端指导的一个实施例中，在用户界面上出现了请求用户将手/手指从不期望的位置移开的消息。图34中示出了示例。
图34示出了根据本公开的实施例的在屏幕上出现请求用户将手/手指从不期望的位置移开的示例消息3400。图34所示的方法3400的实施例仅用于说明。图34不将本公开的范围限制为任何特定实施方式。
该过程可以在用户遵从或在用户确认后终止。例如，如果用户移动手指或点击“OK”按钮，则删除弹出消息。除了显示消息之外，还可以采用其他方法来阻止用户放置不期望的手指。例如，如果用户触摸导致信号损失大于阈值的区域，可以发出声音。在另一示例中，如果用户触摸导致信号损失大于阈值的区域，则产生振动。在另一示例中，如图26、图29和图32所示的视觉指南可以自动出现以向用户提供指导。
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建议各种改变和修改。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素、步骤或功能是必须包括在权利要求范围内的必要元素。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35U.S.C.§112(f)，除非确切的词语“用于…的装置”后面是分词。

Claims (15)

1.一种无线通信系统中的用户设备(UE)，所述UE包括：
显示器；以及
处理器，所述处理器可操作地连接到所述显示器，所述处理器被配置为：
提供指示所述UE在波束训练条件下的布置的标记；
响应于确认所述UE在所述波束训练条件下的布置，执行包括确认波束使用率统计的波束码本训练；以及
基于所确认的波束使用率统计，生成用于所述波束训练条件的所述UE的天线阵列的波束生成的波束码本，所述波束码本包括UE特定的子码本。
2.根据权利要求1所述的UE，其中，所述处理器还被配置为：基于波束扫描延迟或球形覆盖性能中的至少一个的要求，确定所述UE特定的子码本的大小。
3.根据权利要求1所述的UE，所述UE还包括：
传感器，所述传感器被配置为感测所述UE的位置，其中，所述处理器还被配置为：基于所述UE的根据所述传感器的输出所确认的位置，确认所述UE在所述波束训练条件下的布置，并且
其中，所述UE特定的子码本包括至少一个码字，所述至少一个码字中的每个是基于使用率、信号强度、信噪比(SNR)或信干噪比(SINR)中的至少一个选择的。
4.根据权利要求1所述的UE，其中，所述处理器还被配置为：
基于用户的输入，确认所述UE在所述波束训练条件下的布置；以及
基于所述UE的布置，确认所述波束训练条件的特定类型。
5.根据权利要求1所述的UE，其中，所述处理器还被配置为：
接收来自用户的针对交互式用户指南的激活命令；
响应于接收到所述激活命令，基于传感器的感测结果来计算信号强度水平；
通过所述显示器显示所述交互式用户指南的信号强度水平；以及
响应于接收到来自所述用户的去激活命令，从所述显示器上去除所显示的信号强度水平。
6.一种无线通信系统中的用户设备(UE)的方法，所述方法包括：
提供指示所述UE在波束训练条件下的布置的标记；
响应于确认所述UE在所述波束训练条件下的布置，执行包括确认波束使用率统计的波束码本训练；以及
基于所确认的波束使用率统计，生成用于所述波束训练条件的所述UE的天线阵列的波束生成的波束码本，所述波束码本包括UE特定的子码本。
7.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括：基于波束扫描延迟或球形覆盖性能中的至少一个的要求，确定所述UE特定的子码本的大小。
8.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括：
感测所述UE的位置；以及
基于所述UE的根据传感器的输出所确认的位置，确认所述UE在所述波束训练条件下的布置，
其中，所述UE特定的子码本包括至少一个码字，所述至少一个码字中的每个是基于使用率、信号强度、信噪比(SNR)或信干噪比(SINR)中的至少一个选择的。
9.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括：
基于用户的输入，确认所述UE在所述波束训练条件下的布置；以及
基于所述UE的布置，确认所述波束训练条件的特定类型。
10.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括：
接收来自用户的针对交互式用户指南的激活命令；
响应于接收到所述激活命令，基于传感器的感测结果来计算信号强度水平；
通过显示器显示所述交互式用户指南的信号强度水平；以及
响应于接收到来自所述用户的去激活命令，从所述显示器上去除所显示的信号强度水平。
11.一种包括指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由用户设备(UE)的至少一个处理器执行时，使得所述UE：
提供指示所述UE在波束训练条件下的布置的标记；
响应于确认所述UE在所述波束训练条件下的布置，执行包括确认波束使用率统计的波束码本训练；以及
基于所确认的波束使用率统计，生成用于所述波束训练条件的所述UE的天线阵列的波束生成的波束码本，所述波束码本包括UE特定的子码本。
12.根据权利要求11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如下指令，所述指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述UE：基于波束扫描延迟或球形覆盖性能中的至少一个的要求，确定所述UE特定的子码本的大小。
13.根据权利要求11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如下指令，所述指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述UE：
控制传感器，所述传感器被配置为感测所述UE的位置；
基于所述UE的根据所述传感器的输出所确认的位置，确认所述UE在所述波束训练条件下的布置，其中，所述UE特定的子码本包括至少一个码字，所述至少一个码字中的每个是基于使用率、信号强度、信噪比(SNR)或信干噪比(SINR)中的至少一个选择的。
14.根据权利要求11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如下指令，所述指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述UE：
基于用户的输入，确认所述UE在所述波束训练条件下的布置；以及
基于所述UE的布置，确认所述波束训练条件的特定类型。
15.根据权利要求11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如下指令，所述指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述UE：
接收来自用户的针对交互式用户指南的激活命令；
响应于接收到所述激活命令，基于传感器的感测结果来计算信号强度水平；
通过显示器显示所述交互式用户指南的信号强度水平；以及
响应于接收到来自所述用户的去激活命令，从所述显示器上去除所显示的信号强度水平。
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