CN112640327B - 实现快速波束跟踪的方法、基站及用户设备 - Google Patents

实现快速波束跟踪的方法、基站及用户设备 Download PDF

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Abstract

为了采用波束形成来增加信令距离，一个无线设备使用从另一无线设备接收到的信号来训练波束形成器。经训练的波束形成器然后能够经由信号波束与另一个设备进行通信，直到信道条件改变为止。在示例实现方式中，基站(BS)(104)结合为下行链路数据(706)分配资源单元(321)而保留用于波束形成器训练的空中接口资源单元(322)。BS按指示所分配的单元的下行链路数据许可(702)向用户设备(UE)(102)发送下行链路控制信道通信(602)。在所保留的单元期间，UE向BS发送能够包括导频信号的上行链路跟踪通信(604)以进行波束形成训练。BS然后使用新近经训练的波束形成器来在所分配的单元期间经由下行链路波束(526)将下行链路数据作为下行链路数据信道通信(606)来发送。

Description

实现快速波束跟踪的方法、基站及用户设备
背景技术
利用蜂窝通信技术，两个端点之间的通信通常具有无线部分和有线部分两者。靠近一方的通信的一部分使用用户设备(例如，智能电话)与基站之间的无线连接来创立，该基站是较大的通信网络的蜂窝或其他无线电接入网络的一部分。这种无线连接通常从几英尺延伸到几英里。通信网络还包括或耦合到有线网络。基站因此能够使用有线网络上的有线连接来继续或转发通信。有线网络能够从几十英尺延伸到数百英里。如果另一方也正在使用移动电话，则能够使用另一无线连接来将通信转换回到另一无线部分并路由到另一方。
为了提供语音、图像、视频和其他服务，已经期望无线网络以很少至无明显的延迟处理大量数据。然而，较新的服务有待从蜂窝和其他无线网络要求甚至更多。用户将期望较大的数据带宽和甚至更少的延迟，其被称为等待时间，以适应此类服务。这些新服务包括像从流视频服务以无线方式递送到移动设备的超高清晰度(UHD)视频一样的高带宽应用。此类服务还包括像自主驾驶车辆一样的低等待时间应用，这些自主驾驶车辆彼此通信以避免事故并且因此能够在提供了几乎瞬时的数据通信能力的情况下更安全地操作。像虚拟现实(VR)一样的一些应用将要求提供高带宽和低等待时间两者的组合的数据递送。另外，存在物联网(IoT)的持续发展，这涉及向从医疗设备到安全硬件、从冰箱到扬声器的一切提供无线通信能力，并且向为安全和方便而设计的几乎无所不在的传感器提供无线通信能力。IoT设备的部署意味着数千亿至数万亿的新设备将很快设法以无线方式进行通信。
预期当前4G无线网络不能够处理这些新应用的数据带宽和等待时间目标。因此，为了享受这些新应用，正在发展新无线技术。这种第五代(5G)无线网络技术将采用更高频率的EM波(例如，用于毫米波(mmW)无线连接的6GHz至300GHz)以结合较低的等待时间实现更高的数据带宽。然而，这些新应用和更高的EM频率引入新的且不同的挑战，这些挑战仍待由当前无线技术克服。
例如，随着大量IoT设备上线，将在更多的无线连接端点之间共享被分配给蜂窝无线使用的EM频谱。另外，利用将在包括5G蜂窝网络的一些无线网络中使用的mmW EM信令，无线信号更迅速地衰减。更具体地，与在无线网络的较早代中使用的那些信令频率相比，mmWEM信号被空气分子和其他环境因素如湿度或物理障碍更迅速地衰减。因此，mmW EM信号不能在其质量下降至无线信号中的信息丢失或者变得不可用的水平之前通过大气行进足够远。为了解决这些问题，工程师和制造商正在努力创建新无线信令技术，这些新无线信令技术可能使得能够在蜂窝或其他无线网络中利用这些GHz频率，包括依照5G无线网络标准操作的那些频率。
本背景技术描述被提供来通常呈现本公开的上下文。除非本文另外指示，否则在本节中描述的材料既未被明确地也未被显式地承认为本公开或所附权利要求的现有技术。
发明内容
本发明内容被提供来引入快速波束跟踪的简化构思。在下面在具体实施方式中进一步描述简化构思。因此，本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的必要特征，它也不意供在确定所要求保护的主题的范围时使用。
描述了用于快速波束跟踪的方法和装置。使用信号波束来以无线方式通信能够尤其在更高的频率下增加频谱使用效率和可达信令距离两者。为了采用天线波束形成，一个无线设备能够使用正从另一无线设备接收的信号来训练波束形成器。经训练的波束形成器然后能够经由信号波束与另一个设备进行通信，至少直到信道条件的变化致使经训练的波束形成器无效为止。例如，用户设备的移动可能引起信道条件的此类变化。改变信道条件的其他原因包括恶劣天气以及在基站与用户设备之间移动的物体。如果信道条件的变化正在迅速地发生，则波束形成参数可能同样迅速地变得过时。使用过时的波束形成参数可能导致由基站发出的信号波束未能到达用户设备。
相比之下，对于示例实现方式，维护相对新鲜的波束形成参数。结合分配用于递送下行链路数据的第一空中接口资源单元(例如，电磁频谱和经过时间的交集)，基站还保留用于波束形成器训练的第二空中接口资源单元。第二空中接口资源单元基于第一空中接口资源单元。例如，它们相应的频率范围可以至少部分地重叠，并且第二空中接口资源单元的第二时间可以在第一空中接口资源单元的第一时间之前并且相对接近于第一空中接口资源单元的第一时间。依照第二空中接口资源单元，用户设备向基站发送上行链路跟踪通信以用于波束形成器训练目的。因为接收和传输操作是基本上互逆的，所以为来自用户设备的接收而确定的信号波束同样地适于到用户设备的传输。因此，基站然后使用最近经训练的波束形成器来依照第一空中接口资源单元经由信号波束发送下行链路数据。以这些方式，能够在下行链路数据的每次递送之前将波束形成参数更新为相对新鲜的。
在下面描述的各方面包括一种如由用户设备所执行的用于快速波束跟踪的方法。该方法包括：从基站接收包括针对用户设备的下行链路(DL)数据许可的DL控制信道通信，其中DL数据许可指示分配给该DL数据许可的至少一个第一空中接口资源单元。该方法还包括，响应于DL数据许可，依照至少一个第二空中接口资源单元经由上行链路(UL)波束向基站发送UL跟踪通信。至少一个第二空中接口资源单元基于至少一个第一空中接口资源单元。该方法还包括：依照至少一个第一空中接口资源单元经由DL波束从基站接收与DL数据许可相对应的DL数据信道通信，其中DL波束已由基站使用UL跟踪通信训练了。
在下面描述的各方面包括一种用于在无线系统中实现快速波束跟踪的用户设备(UE)。UE包括天线阵列和耦合到该天线阵列的无线收发器。UE还包括处理器和存储器系统，该处理器和存储器系统被配置成使用无线收发器和天线阵列来实现快速波束跟踪管理器。快速波束跟踪管理器被配置成从基站接收包括针对用户设备的下行链路(DL)数据许可的DL控制信道通信，其中DL数据许可指示分配给该DL数据许可的至少一个第一空中接口资源单元。快速波束跟踪管理器还被配置成响应于DL数据许可，依照至少一个第二空中接口资源单元经由上行链路(UL)波束向基站发送UL跟踪通信。至少一个第二空中接口资源单元基于至少一个第一空中接口资源单元。快速波束跟踪管理器还被配置成依照至少一个第一空中接口资源单元经由DL波束从基站接收与DL数据许可相对应的DL数据信道通信。
在下面描述的各方面包括一种如由基站所执行的用于快速波束跟踪的方法。该方法包括：向用户设备发送包括针对该用户设备的下行链路(DL)数据许可的DL控制信道通信，其中DL数据许可指示分配给该DL数据许可的至少一个第一空中接口资源单元。该方法还包括依照至少一个第二空中接口资源单元从用户设备接收上行链路(UL)跟踪通信。至少一个第二空中接口资源单元基于至少一个第一空中接口资源单元。该方法附加地包括使用UL跟踪通信来针对DL波束进行训练。该方法还包括依照至少一个第一空中接口资源单元经由DL波束向用户设备发送与DL数据许可相对应的DL数据信道通信。
在下面描述的各方面还包括一种可以作为用户设备的至少一部分被实现的系统。该系统包括用于在具有快速变化信道条件的环境中跟踪信号波束的装置。用于跟踪的装置被配置成：从基站接收包括针对用户设备的下行链路(DL)数据许可的DL控制信道通信，其中DL数据许可指示分配给该DL数据许可的至少一个第一空中接口资源单元；响应于DL数据许可，依照至少一个第二空中接口资源单元经由上行链路(UL)波束向基站发送UL跟踪通信，其中至少一个第二空中接口资源单元基于至少一个第一空中接口资源单元；并且依照至少一个第一空中接口资源单元经由DL波束从基站接收与DL数据许可相对应的DL数据信道通信。
附图说明
参考以下附图描述用于实现快速波束跟踪的装置和技术。相同的标号在所有附图中用于引用相似的特征和组件：
图1图示不同的设备在其中互操作并能够实现快速波束跟踪的示例无线网络环境。
图2是图示能够在无线网络中实现快速波束跟踪的各个方面的示例设备如用户设备(UE)和基站(BS)的示意图。
图3图示在UE与BS之间延伸并且能够用来实现快速波束跟踪的各个方面的空中接口资源。
图4图示用于无线设备的通信单元的示例，其中通信单元能够实现波束形成以生成用于传输或接收功能性的信号波束。
图5图示用于在两个无线设备如BS和UE之间实现快速波束跟踪的示例波束形成环境。
图6是图示用于依照无线信令协议实现快速波束跟踪的BS与UE之间的操作和多重通信的示例的顺序图。
图7针对空中接口资源的一部分图示用于实现快速波束跟踪的通信的示例调度。
图8针对空中接口资源的一部分图示用于实现快速波束跟踪的其他示例方面。
图9图示能够在其中实现快速波束跟踪的示例多输入多输出(MIMO)环境。
图10图示用于BS实现快速波束跟踪的示例方法。
图11图示用于UE实现快速波束跟踪的示例方法。
具体实施方式
概述
现今，用户能够使用依照诸如LTE或高级LTE的4G标准操作的蜂窝无线网络来观看HD视频，监视社交网络馈源，并参与视频会议。不久，蜂窝无线网络将被要求处理在技术上更难以向最终用户提供的较新的应用。此类应用可以包括观看超高清(UHD)视频或者将数以千亿以上的通信端点以无线方式耦合到互联网以支持IoT设备。此类应用还可能需要通过准许自动驾驶车辆来提供对道路的更安全共享或者交换三维(3D)虚拟现实(VR)数据以进行游戏、专业培训和教育活动。为了实现这些较新的应用，当前蜂窝无线网络预期从4G技术升级。
为了从当前4G无线网络升级，已为下一代5G网络建立了各种目标。这些目标涉及在5G网络中对于无线信令采用比在4G网络中更高的电磁(EM)频率。例如，不是像在4G网络中一样在数百MHz至几GHz下操作，而是预期5G网络在数十GHz(例如，对于mmW信令从6GHz至300GHz)下操作。这些更高的频率提供一些优势，诸如结合较低的等待时间得到较大的通信带宽的潜力。然而，以这些更高的频率工作存在许多挑战，并且这些挑战中的一些仍尚待由电信行业满足。换句话说，尽管已为5G网络建立了高频率目标，但是仍然尚未开发出用高效可行的5G无线网络到达此高频率目的的技术。
因此，存在用于实现成本合算的高频率无线5G网络的现有挑战。例如，利用要用于5G无线网络的mmW信令的频率，随着EM信号通过地球大气行进，尤其在潮湿或湿气天气中，信号强度迅速地衰减或减小。因此，与较大波长和较低频率的信号相比，发送器与接收器之间的可支持距离对mmW信号来说减小了。作为另一示例，在这些更高的频率中的一些频率下，EM信号被壁和相对较薄的金属层阻挡。天线波束形成可以至少部分解决这两个问题。
利用天线波束形成，天线阵列在特定方向上或按照特定图案而不是全向—即，而不是在从单个天线的所有方向上同等地发出信号。这使得所得的信号波束能够被引导远离可能阻挡高频率EM信号的物体。此外，所发出的功率能够集中在从发送器沿指向接收器的方向延伸的具体方向上。因此，即使在地球大气中更迅速地衰减的毫米波信号的更高的频率下，以给定功率电平发送的信号也能够在信号波束上通过空气行进得更远。
天线波束形成提供另一优势：对EM频谱的增加或更高效共享。通过使从第一发送器发送到第一接收器的第一信号集中在一个方向上，第一信号不太可能在其他方向上引起干扰。结果，相同频率的第二信号能够由接近于由第一发送器和接收器占用的空间区域的空间区域中的第二发送器和第二接收器重用。这种基于空间的频率重用技术使得更多的设备能够使用给定频率范围分配来在特定地理区域中以无线方式通信。
天线波束形成因此能够提供许多优势，包括与具体地和利用为5G无线网络指定的mmW信号的无线通信有关的优势。然而，具有波束形成的无线通信比没有波束形成的无线通信更复杂。在没有天线波束形成的情况下，发送设备能够简单地全向和/或从一个天线元件发出EM信号。另一方面，利用天线波束形成，发送设备确定将信号的波束瞄准的方向；否则，预定接收方设备可能无法接收信号波束。确定信号波束的适当方向被称作天线波束形成训练。
能够以不同的方式完成这种波束形成器训练，但是每种方式占用一段时间，消耗空中接口资源，并耗尽诸如发送设备处和/或接收设备处的电池电力或处理带宽的资源。因此，尽管天线波束形成是有益的，但是不建议经常参与波束训练。然而，不能无限期有效地使用经训练的波束形成的波束形成参数，因为它们最终可能变得过时。另外，如果基站与用户设备之间的信道条件迅速地改变，则波束形成参数变得过时的时间变得较短，并且如果用户设备在运动中，则信道条件能够迅速地改变。因此，尤其在信道条件迅速地改变情况下，波束形成参数可能越来越过时，直到所对应的信号波束在向目标用户设备提供覆盖范围时不再有效为止。
为了解决这个问题，无线系统中的基站和/或用户设备被配置成以响应于对新鲜的波束形成参数的可能利用的方式维护相对新鲜的波束形成参数。在一些实现方式中，通过在DL数据的递送之前调度训练时段来将训练波束形成器的机会与下行链路(DL)数据的递送配对。
因此，描述了用于快速波束跟踪的技术和装置。这些技术和装置使得能够在对信号传播或对迅速移动的设备不利的环境中进行无线通信。在基站(BS)和用户设备(UE)两者处的相应的快速波束跟踪管理器能够互操作以提供上行链路(UL)波束跟踪信号，以促进从BS到UE的下行链路上的波束形成。所得的波束形成使得在无线系统中发送的信号在目标方向上行进得比可比信号将在被全向发送情况下行进更远。从传输角度和接收角度两者，信号波束是互逆的并且因此能够从一个设备瞄准到另一设备。例如，BS能够将信号波束引向UE。为了使得BS能够知道如何将信号波束引向UE，UE能够向BS发送跟踪信号以训练BS的波束形成。然而，如果UE迅速地移动使得当BS使用波束形成信息来发送另一波束形成信号时，方向波束不再适当地对准UE，则根据训练学习到的波束形成信息可能迅速地变得过时。
为了解决这个问题，在一些实现方式中，BS与用于即将来到的DL数据通信的第一空中接口资源单元的许可关联地向UE指派UL波束跟踪导频信道(UBTPC)。UBTPC在所分配的第一空中接口资源单元之前且接近于其的时间被指派了频率资源，以增加波束形成信息在第一空中接口资源单元用于DL数据通信时仍然新鲜的可能性。例如，BS在DL控制信道通信如物理下行链路控制信道(PDCCH)的一部分中传达至少一个第一空中接口资源单元的DL数据许可。DL数据许可用于在特定时间段期间分配一些频率范围。DL数据许可的通信隐式地或显式地指示用于与UBTPC相对应的UL跟踪通信的至少一个第二空中接口资源单元的指派。
响应于接收到DL数据许可通信，UE依照所指派的第二空中接口资源单元为了UBTPC向BS发送能够包括导频跟踪代码的UL跟踪通信。BS使用UBTPC来训练波束形成以学习要用于在DL上与UE进行通信的波束形成参数。BS然后经由使用所学习到的波束形成参数来形成的DL波束发送DL数据信道通信，该DL数据信道通信可以为物理下行链路共享信道(PDSCH)的一部分。能够使用时间偏移来相对于DL控制信道通信或DL数据信道通信指示指派给用于UL跟踪通信的第二空中接口资源单元的时间位置。替换地，能够通过指定特定符号来指示用于跟踪通信的时间位置，其包括包含该特定符号的时隙或帧。
在下面参考相关图讨论各种详细水平的示例实现方式。下面的讨论首先阐述示例操作环境，然后描述示例方案、技术和硬件。此后参考各种流程图描述示例方法。
示例环境
图1图示包括用户设备102(UE 102)的示例环境100，该UE 102通过无线通信链路106(无线链路106)与作为服务小区(服务基站104)的基站104进行通信。在此示例中，用户设备102被描绘为智能电话。尽管被图示为智能电话，但是可以将用户设备102实现为任何合适的计算或电子设备，诸如移动通信设备、调制解调器、蜂窝或移动电话、移动站、游戏设备、导航设备、媒体或娱乐设备、膝上型计算机、台式计算机、平板计算机、智能器具、基于车辆的通信系统、可穿戴计算机、物联网(IoT)设备、机器用无线接口等。可以在宏小区、微小区、小小区、微微小区等或它们的任何组合中实现基站104(例如，演进型通用陆地无线电接入网络节点B、E-UTRAN节点B、演进型节点B、e节点B、eNB、下一代节点B、g节点B、gNB等)。
基站104经由无线链路106与用户设备102进行通信，该无线链路可以被实现为任何合适类型的无线链路。无线链路106能够包括从基站104传达到用户设备102的数据和控制信息的下行链路(DL)、从用户设备102传达到基站104的其他数据和控制信息的上行链路(UL)或两者。无线链路106可以包括使用任何合适的通信协议或诸如第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)、第五代新无线电(5G NR)等的标准或通信协议或标准的组合来实现的一个或多个无线链路或承载。
在一些方面中，用户设备102经由无线链路110与另一基站104(邻居基站108)进行通信。无线链路110可以使用与无线链路106的通信协议或标准相同的通信协议或标准或与无线链路106的通信协议或标准不同的通信协议或标准来实现。例如，能够将无线链路106实现为5G NR链路，而将无线链路110实现为LTE链路。基站104、邻居基站108和任何附加基站(为了清楚未图出)共同地形成无线电接入网络112(RAN 112、演进型通用陆地无线电接入网络112、E-UTRAN 112)，其经由演进型分组核心114(EPC 114)网络连接以实现无线运营商网络。如116处所指示的，基站104和邻居基站108能够使用Xn应用协议(XnAP)来通信，以交换用户平面和控制平面数据。使用无线电接入网络112，用户设备102可以经由演进型分组核心114连接到一个或多个公用网络，诸如因特网118，以与远程服务120交互。
示例无线设备
图2是图示诸如用户设备(UE)102和基站(BS)104的示例无线设备的示意图200。UE102和基站104可以包括为了清楚起见从图2中省略的附加功能和接口。UE 102包括天线202、至少一个射频前端204(RF前端204)、至少一个LTE收发器206和至少一个5G NR收发器208以用于与基站104进行通信。UE 102的RF前端204能够将LTE收发器206和5G NR收发器208耦合或连接到天线202以促进各种类型的无线通信。UE 102的天线202可以包括被彼此类似或不同地配置的多个天线的阵列。天线202和RF前端204能够被调谐到和/或可调谐到分别由3GPP LTE或5G NR通信标准定义并由LTE收发器206或5G NR收发器208实现的一个或多个频带。附加地，天线202、RF前端204、LTE收发器206和/或5G NR收发器208可以被配置成支持波束形成以进行与基站104的通信的传输和接收。在下面参考图4描述波束形成的示例方法。作为示例而非限制，天线202和RF前端204能够被实现用于在由3GPP LTE和5G NR通信标准定义的低于千兆赫兹频带、低于6GHZ频带和/或高于6GHz频带中操作。
UE 102还包括一个或多个处理器210和计算机可读存储介质212(CRM 212)。处理器210可以为由诸如硅、多晶硅、高K电介质、铜等的各种材料组成的单核心处理器或多核心处理器。本文描述的计算机可读存储介质排除传播信号。CRM 212可以包括可用于存储UE102的设备数据214的任何合适的存储器或存储设备，诸如随机存取存储器(RAM)、静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、非易失性RAM(NVRAM)、只读存储器(ROM)或闪速存储器。设备数据214包括用户数据、多媒体数据、波束形成码本、应用和/或UE 102的操作系统。应用(未显式地示出)和设备数据214可由处理器210执行以实现用户平面通信、控制平面信令以及用户与UE 102的交互。
CRM 212还包括快速波束跟踪管理器216。替换地或附加地，可以将快速波束跟踪管理器216全部或部分地实现为与UE 102的其他组件集成在一起或分离的硬件逻辑或电路。在至少一些方面中，快速波束跟踪管理器216配置RF前端204、LTE收发器206和/或5G NR收发器208，以可能结合诸如通信处理器或调制解调器的其他组件实现如本文关于UE所描述的用于快速波束跟踪的技术。
如图2所示，基站104能够对应于以上阐述的基站或其等同物的示例类型中的任一种。基站104的功能性可以跨多个网络节点或设备分布并且可以以适合于执行本文描述的功能的任何方式分布。基站104包括天线252、至少一个射频前端254(RF前端254)、一个或多个LTE收发器256和/或一个或多个5G NR收发器258以用于与UE 102进行通信。基站104的RF前端254能够将LTE收发器256和5G NR收发器258耦合或连接到天线252以促进各种类型的无线通信。基站104的天线252可以包括被彼此类似或不同地配置的多个天线的阵列。天线252和RF前端254能够被调谐到和/或可调谐到分别由3GPP LTE和5G NR通信标准定义并由LTE收发器256和5G NR收发器258实现的一个或多个频带。附加地，天线252、RF前端254、LTE收发器256和/或5G NR收发器258可以被配置成支持波束形成，诸如大规模多输入多输出(例如，大规模-MIMO)，以进行与UE 102或多个UE的通信的传输和接收。
基站104还包括一个或多个处理器260和计算机可读存储介质262(CRM 262)。处理器260可以为由诸如硅、多晶硅、高K电介质、铜等的各种材料组成的单核心处理器或多核心处理器。CRM 262可以包括可用于存储基站104的设备数据264的任何合适的存储器或存储设备，诸如随机存取存储器(RAM)、静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、非易失性RAM(NVRAM)、只读存储器(ROM)或闪速存储器。设备数据264包括网络调度数据、无线电资源管理数据、波束形成码本、应用和/或基站104的操作系统。应用(未显式地示出)和设备数据264可由处理器260执行以使得能够与UE 102进行通信。
CRM 262还包括快速波束跟踪管理器266。替换地或附加地，可以将快速波束跟踪管理器266全部或部分地实现为与基站104的其他组件集成在一起或分离的硬件逻辑或电路。在至少一些方面中，快速波束跟踪管理器266配置RF前端254、LTE收发器256和/或5G NR收发器258，以可能结合诸如通信处理器或调制解调器的其他组件实现如本文关于基站所描述的用于快速波束跟踪的技术。
基站104还包括基站间接口268，诸如Xn接口和/或X2接口，如在图1中116处所示。基站间接口268能够用于与(图1的)另一基站108交换用户平面和控制平面数据以相对于另一基站108管理基站104与UE 102之间的通信，诸如用于切换或协作带宽递送。基站104还包括核心网络接口270以与诸如图1的演进分组核心114的那些核心网络功能和实体的核心网络功能和实体交换用户平面和控制平面数据。
资源分配和波束形成的示例方法
图3图示在用户设备102与基站104之间延伸并且能够用来实现快速波束跟踪的各个方面的空中接口资源302。能够将空中接口资源302划分成空中接口资源单元320，包括示例资源单元321、322、323、…325。每个空中接口资源单元320占用频谱和经过时间的某个交集。空中接口资源302的一部分被图式地图示在具有多个资源块310(包括示例资源块311、312、313、314)的栅格或矩阵中。资源单元320的示例因此包括至少一个资源块310。如所示，时间334被沿着水平维度描述为横坐标轴，而频率332被沿着垂直维度描述为纵坐标轴。如由给定通信协议或标准所定义的空中接口资源302可以横跨任何合适的指定可用频率范围，并且/或者可以被划分成任何指定持续时间的间隔。时间的增量能够对应于例如微秒(μSec)或毫秒(mSec)。频率的增量能够对应于例如千赫兹(KHz)或兆赫兹(MHz)。
通常在示例操作中，基站104为上行链路和下行链路通信分配空中接口资源302的各部分(例如，资源单元320)。可以分配网络接入资源的每个资源块310，诸如物理资源块(PRB)，以支持与特定用户设备102相对应的相应的无线通信链路106。在栅格的左下角中，资源块311可以如由给定通信协议所定义的那样横跨作为载波的指定频率范围306，并且可以包括多个子载波或频率子频带。资源块311可以包括任何合适数目的子载波(例如，12个)，每个子载波对应于指定频率范围306(例如，180kHz)的相应的部分(例如，15kHz)。
资源块311还可以如由给定通信协议所定义的那样横跨指定时间间隔308或子帧或时隙(例如，在15kHz下以14个正交频分复用(OFDM)符号持续大约一个毫秒)。时间间隔308包括可以各自对应于多个符号的微时隙或者对应于诸如OFDM符号的符号的子间隔。如图3所示，每个资源块310可以包括多个资源元素330(RE)，这多个资源元素对应于频率范围306的子载波和时间间隔308的子间隔(例如，符号)，或者由它们定义。替换地，给定资源元素330可以横跨频率332域中的不止一个子载波或沿着时间334域的不止一个符号。因此，空中接口资源单元320可以包括至少一个资源块310、至少一个资源元素330等。
在示例实现方式中，多个用户设备102(其中的一个被示出在图3中)正在通过由基站104一起分配的空中接口资源302的各部分所提供的接入利用空中接口资源302与基站104进行通信。快速波束跟踪管理器266(如图2所示)可以确定要由用户设备102传达(例如，发送或接收)的信息(例如，数据或控制信息)的相应的类型或量。例如，快速波束跟踪管理器266可以确定用户设备102将在下行链路上接收数据块。能够将此下行链路实现为诸如物理下行链路共享信道(PDSCH)的下行链路数据信道的一部分。快速波束跟踪管理器266然后基于所确定的信息的量或期望定时将至少一个资源单元320分配给用户设备102。基站104的快速波束跟踪管理器266能够使用诸如物理下行链路控制信道(PDCCH)的下行链路控制信道来向用户设备102通知分配。用户设备102的(图2的)快速波束跟踪管理器216接收资源单元分配320的指示并相应地控制用户设备。本文描述了用于快速波束跟踪的基站104与用户设备102之间的交互和协作通信的示例方法。
因此，能够以块级别—例如，使用资源块310—许可空中接口资源302的各部分—例如，资源单元320。附加地或者在块级资源许可的替代方案中，快速波束跟踪管理器266可以以不同的级别例如以元素级别分配资源单元320。因此，快速波束跟踪管理器266可以向不同的用户设备102分配一个或多个资源元素330或个别子载波。通过这样做，能够分配一个资源块310以促进多个用户设备102的网络接入。通常，快速波束跟踪管理器266可以以各种粒度将资源块310的一个或多达所有子载波或资源元素330分配给一个用户设备102或者跨多个用户设备102划分，从而实现更高的网络利用率或更高的频谱效率。空中接口资源302还能够用于从用户设备102发送并在基站104处接收UL跟踪通信，在下面从图6开始对UL跟踪通信进行描述。
快速波束跟踪管理器266因此能够由资源单元320、资源块310、频率载波、时间间隔、资源元素330、频率子载波、时间子间隔、帧或时隙、符号、扩展码、它们的某种组合等来分配空中接口资源302。基于对资源单元320的相应的分配，快速波束跟踪管理器266能够向多个用户设备102发送相应的消息或其他通信，从而将对资源单元320的相应的分配指示给每个用户设备102。指示至少一个分配的资源单元320的每个通信可以使得相应的用户设备102能够使信息排队或者配置LTE收发器206、5G NR收发器208或两者以经由空中接口资源302的所分配的资源单元320通信。例如，用户设备102能够准备天线波束形成器以使信号波束朝向基站104转向。为了这样做，用户设备102能够响应于接收到从基站104发送的信号而训练波束形成器。接下来参考图4描述波束形成。
图4图示包括发送设备402和接收设备404的示例波束形成场景400。发送设备402包括通信单元430的示例，该通信单元被配置成实现天线波束形成以生成多个信号波束420。如所示，通信单元430能够发送多个信号波束420，其示例包括四个信号波束421、422、423和424；然而，能够生成更多或更少的信号波束420。在此示例中，多个信号波束420被形成为使得第一信号波束421在特定方向上比其他信号波束延伸得更远。在如下所述的训练之后，发送设备402的通信单元430能够将第一信号波束421瞄准在朝向接收设备404的方向上。
在一些情形下，用户设备102(例如，图1-3的用户设备)充当发送设备402，而基站104充当接收设备404。在其他情形下，基站104充当发送设备402，而用户设备102充当接收设备404。因此，在前者情形下，发送设备402的通信单元430对应于用户设备102，但是在后者情形下发送设备402的通信单元430对应于基站104。
通信单元430被配置成发送信息460(例如，数据或控制信息)或者接收信息460。通信单元430包括基带(BB)部分432、射频(RF)收发器434(例如，发送器和/或接收器)和RF前端(RFFE)436。RFFE 436包括天线阵列440，该天线阵列包括多个天线元件410，其示例是天线元件411、412、…、414。因此，多个天线元件410可以联合地形成或充当天线阵列440。通常，如本文所使用的，“天线”可以是指天线阵列或天线元件。从多个天线元件411、412、…414中的不同的天线元件发送的RF信号在不同的物理或地理位置成建设性地和破坏性地组合以创建多个信号波束420，这多个信号波束为所得的信号波束420提供不同的空间图案。除了方向之外，每个信号波束420能够具有不同的高度、沿着波束的形状、宽度、入射在地球表面上的形状、长度等。
在一些实现方式中，基带部分432包括至少一个基带处理器以作为传输操作的一部分对信息460进行调制或将其应用于基带信号。收发器434包括一个或多个低通滤波器并处理基带信号以分别为了传输或接收操作使用至少一个混频器来对频率进行上转换或下转换。除了多个天线元件410之外，RFFE 436还包括一个或多个带通滤波器。收发器434或RFFE 436还包括用于接收信号的一个或多个低噪声放大器(LNA)和用于发送信号的一个或多个功率放大器(PA)。收发器434或RFFE 436能够包括一个或多个移相器以使信号在时间上延迟或者改变其相位。
通信单元430通过调整一个或多个波束形成参数450来为信号波束420生成不同的图案。波束形成参数450还能够被称为波束形成权重。波束形成参数450为被提供给多个天线元件410中的一个的每个信号版本建立不同的振幅452、相位454等。通过改变从多个天线元件410发出的信号的各方面，RF信号相互作用的方式和地理位置改变，这产生不同的信号波束图案。
能够在通信单元430的任何部分处实现波束形成参数450。例如，基带部分432能够在基带处理器处使用预编码来实现波束形成参数450。收发器434或RFFE 436能够使用例如移相器以相对于其他信号版本的相位使一个信号版本的相位移位来实现波束形成参数450。替换地，能够实现部分地在基带部分432处并且部分地在收发器434或RFFE 436处建立波束形成参数450的混合方法。
如图4所示，接收设备404还包括通信单元(CU)430。接收设备404因此能够使用通信单元430来发送或接收波束形成信号。另外，尽管以上主要在发送信号波束420方面描述发送设备402的通信单元430，但是每个通信单元430还能够使用天线波束形成来接收信号。换句话说，逆或互逆波束形成过程能够由接收设备404实现以增加对使用信号波束420来传播EM信号的灵敏度。为了这样做，接收设备404处的通信单元430在诸如天线元件416、417的多个天线元件410处接收多个RF信号或信号版本，并且使用不同的波束形成参数450来处理多个RF信号版本，直到检测到具有足够强的信号的接收信号波束420为止。
搜索至少对接收信号波束420来说可接受的波束形成参数450的这个过程被称作训练通信单元430接收信号波束420或训练波束形成器。用户设备102的波束形成训练模块(未单独地示出)或基站104的波束形成训练模块能够实现波束形成训练。因为RF传播在性质上是至少部分地互逆的，所以被确定为接收设备404处的接收操作的一部分的波束形成参数450也能够在该设备变为发送设备时被用于传输。换句话说，对从一个设备接收信号波束420来说好的波束形成参数450然后能够被用于将另一信号波束420发送回到该设备。类似地，已被确认为对发送来说好的波束形成参数450能够被用于接收，只要信道条件尚未明显地改变即可。
因此，在向给定设备发送期间的天线波束形成能够训练波束形成器(例如，通过确定适当的波束形成参数450)以用于随后从给定设备接收，并且在从给定设备接收期间的天线波束形成能够训练波束形成器以用于随后向给定设备发送。因此，通过在信号波束上接收通信来训练波束形成器以确定波束形成参数450因此能够提高后续传输的质量，只要波束形成参数450保持新鲜即可。如果发送或接收设备正在移动或者信号传播信道正在以其他方式迅速地改变，则这尤其重要。如本文所描述的快速波束跟踪因此能够用于通过帮助随着信道条件改变(例如，因为作为通信方的至少一个设备的位置正在移动)而训练波束形成器来增强波束形成。例如，在基站处从给定用户设备接收到的波束形成信号帮助在基站处训练波束形成器以便将信号波束发送回到给定用户设备。在图5中描绘了这种情形。
示例方案、设备和组件
图5图示用于在两个无线设备如基站104和用户设备102之间实现快速波束跟踪的示例波束形成环境500。用户设备102和基站104能够使用一个或多个信号波束420来通信，如以上参考图4所描述的。信号波束的两个附加示例是上行链路波束525(UL波束525)和下行链路波束526(DL波束526)。能够在上行链路或下行链路上传达消息510。在图5中描绘了能够经由DL波束526传达的两种示例消息类型。这些是无线电资源消息511和DL信息消息512。
在一些实现方式中，无线电资源消息511由基站104发送到多个用户设备102以散播适用于多个用户设备102的通用系统或小区级信息。相比之下，DL信息消息512由基站104发送到少至单个用户设备102以提供用于与基站104交互的设备特定信息。在一些方面中，能够将无线电资源消息511实现为无线电资源控制(RRC)消息，并且能够将DL信息消息512实现为下行链路控制信息(DCI)消息。
如图5所示，信道条件521表示实现或影响用户设备102与基站104之间的无线通信的不同的品质或特性。与信道条件521有关的因素的示例包括：天气或大气条件、其他(潜在干扰)无线信号、位于两个设备之间或者沿着在两个设备之间传播的信号的路径的物体、此类物体的移动、改变其位置的用户设备102的平移移动、改变其定向的用户设备102的旋转移动、它们的组合等。如果这些特性中的任何一种或多种的变化改变信道条件521，则能够影响两个设备之间的波束形成。
考虑例如用户设备102的平移移动。在时间t1，用户设备102向基站104发送可以经由波束形成信号发送的上行链路(UL)通信504。通过接收UL通信504，基站104能够训练其波束形成机制以学习一个或多个波束形成参数450，如以上参考图4所描述的。使用这些波束形成参数450，基站104然后能够将信号波束4220(例如，作为DL波束526)发送回到用户设备102作为某种DL通信。如图5所示，在时间t1信号波束422被很好地瞄准用户设备102。在这种情形下，通常成功地接收经由信号波束422发送到用户设备102的DL数据。
然而，用户设备102沿着路径502运动。在时间t2，用户设备102已开始离开由信号波束422覆盖的位置。因此，仍然可以接收到在时间t2经由信号波束422向用户设备102发送的DL数据，但是可能具有较低的带宽或准确度水平。然而，在时间t3，用户设备102已沿着路径502行进得更远。如此示例中描绘的，用户设备102已在时间t3离开了由信号波束422覆盖的区域。结果，不可能至少以令人满意的质量水平接收在时间t3经由信号波束422向用户设备102发送的DL数据。因此，在运动中的用户设备102能够相对迅速地“超过”不变化或静态信号波束422，这减小通信吞吐量或带宽。
为了抵消这种情形，在一些实现方式中，用户设备102在时间t3附近但在基站104被调度来经由信号波束423发送DL数据的时间之前发送UL通信505。基站104因此能够在时间t3从UL通信505中学习波束形成参数450并且使用所学习到的波束形成参数450来形成用于DL数据通信的适当地成形和引导的信号波束423。如果用于波束形成训练的UL通信505与用于DL数据递送的信号波束423(例如，作为DL波束526)的后续传输之间的时间间隔足够小，则用户设备102存在于信号波束423的覆盖范围区域内的可能性明显地增加。在下面针对快速波束跟踪描述为此目的(例如，调度UL通信)分配图3的空中接口资源302的各部分的示例方法。尽管本文的一些描述集中于用户设备102的引起信道条件521的变化的移动，但是所描述的原理适用于抵消来自其他原因的信道条件521变化。
图6是图示用于依照无线信令协议实现快速波束跟踪的基站104与用户设备102之间的操作和多重通信的示例的顺序图600。这些操作或通信能够由用户设备102的快速波束跟踪管理器216(如图2所示)或者由基站104的快速波束跟踪管理器266执行。在示例顺序图600中，时间334沿向下方向增加。示出了与快速波束跟踪有关的通信交换的三个示例：下行链路(DL)控制信道通信602、上行链路(UL)跟踪通信604和下行链路(DL)数据信道通信606。
在示例实现方式中，基站104负责将(图3的)空中接口资源302的各部分分配给与基站104相关联的小区或其他区域中的各种用户设备。因此，在操作601，基站104响应于在基站104处接收到去往用户设备102的DL数据而制定针对用户设备102的DL数据许可。DL数据许可对应于至少一个第一空中接口资源单元321(例如，图3、图7和图8的至少一个第一空中接口资源单元)。
基站104将包括针对用户设备102的DL数据许可的DL控制信道通信602发送到用户设备102。可以使用例如物理下行链路控制信道(PDCCH)来实现DL控制信道通信602。DL数据许可指示分配给DL数据许可的至少一个第一空中接口资源单元321。分配给DL数据许可的第一空中接口资源单元321可以对应于例如物理下行链路共享信道(PDSCH)的一部分。因此，用户设备102从基站104接收包括针对用户设备102的DL数据许可的DL控制信道通信602。因此向用户设备102通知被分配给它的至少一个第一空中接口资源单元321。第一空中接口资源单元321能够对应于用于DL数据通信的分配的频率范围和分配的时间。
响应于DL数据许可，用户设备102经由UL波束525并依照至少一个第二空中接口资源单元322(例如，图3、图7和图8的至少一个第二空中接口资源单元)向基站104发送UL跟踪通信604。例如，可以使用例如被指定为包括波束跟踪信息的信道如UL波束跟踪导频信道(UBTPC)来实现UL跟踪通信604。用于UL跟踪通信604的至少一个第二空中接口资源单元322基于至少一个第一分配的空中接口资源单元321。例如，能够在至少与第一空中接口资源单元321的所分配的频率范围重叠的频率之上或者在用于DL数据通信的所分配的时间之前不久并接近于其的时间传达UL跟踪通信604。基站104依照第二空中接口资源单元322经由UL波束525(例如，使用UBTPC)从用户设备102接收UL跟踪通信604。UL跟踪通信604可以包括波束跟踪信息，诸如基站104已知的导频序列。在操作605，基站104使用UL跟踪通信604来针对DL波束训练。例如，基站104能够通过在一组不同的波束形成参数450之上搜索已知导频信号来学习当前适于使用UL跟踪通信604与用户设备102进行的基于波束的通信的一个或多个波束形成参数450。
在至少部分地执行波束形成训练之后，基站104经由DL波束526(例如，使用PDSCH)向用户设备102发送DL数据信道通信606。使用在UL跟踪通信604的接收期间学习到的波束形成参数450来形成DL波束526。DL数据信道通信606包括与DL数据许可相对应的DL数据并依照至少一个第一空中接口资源321—例如，在所分配的频率范围和所分配的通信时间被发送。用户设备102依照至少一个第一空中接口资源单元321经由DL波束526(例如，使用PDSCH)从基站104接收DL数据信道通信606。因为在波束形成器训练之后相对最近生成DL波束526并且用于信道条件521变化的时间更少，所以与如果在波束形成器训练与DL数据传输之间已经过更多的时间相比，用户设备102具有成功地接收包括在DL数据信道通信606中的DL数据的较大可能性。
图7针对空中接口资源302的一部分700图示用于实现快速波束跟踪的通信的示例调度。部分700包括多个空中接口资源单元320。如由椭圆所表示的，任何时间量或任何频率范围(对任何一个或两个来说包括少至没有)可能在显式地描绘的空中接口资源单元320之前、之间或之后发生。针对以下通信描绘了三个具体空中接口资源单元321、322和323。诸如PDCCH的DL控制信道通信602依照第三空中接口资源单元323传播。诸如UBTPC的UL跟踪通信604依照第二空中接口资源单元322传播。诸如PDSCH的DL数据信道通信606依照第一空中接口资源单元321传播。如所示，DL控制信道通信602包括DL数据许可702，UL跟踪通信604包括跟踪信息704(TI 704)，并且DL数据信道通信606包括DL数据706。
在一些实现方式中，用于DL数据信道通信606的第一空中接口资源单元321对应于频率范围722(FR 722)和通信时间724。因此，基站104依照在DL数据许可702中指定的第一空中接口资源单元321在频率范围722之上并在通信时间724将DL数据706发送到用户设备102。能够使用先前交换的UL跟踪通信604来训练用于发送DL数据信道通信606的DL波束。跟踪信息704使得接收设备(例如，基站104)能够通过搜索跟踪信息704来聚焦或引导信号波束。因此，跟踪信息704能够包括由在训练操作中涉及的发送设备和接收设备两者知道或确定的任何信息。跟踪信息704能够包括例如基站104指派给每个用户设备102的导频跟踪代码(例如，比特序列)。
相对于用户设备102，UL跟踪通信604具有传输时间744。相对于基站104，UL跟踪通信604具有接收时间742。然而，传输时间744和接收时间742对应于沿着时间维度334的同一时间(折扣信号传播时间)，并且这些时间被联合地表示为跟踪时间740。类似地，相对于基站104，DL控制信道通信602具有传输时间732。并且相对于用户设备102，DL控制信道通信602具有接收时间734。取决于实现方式，这些时间中的任一个能够对应于给定通信或对应的空中接口资源单元320的开始、结束、中间等，只要无线设备正在公共理解下操作即可。
在一些方面中，基站104提供与UL跟踪通信604相关联并对应于第二空中接口资源单元322的跟踪时间740的指示730。如以上所指出的，跟踪时间740对应于用于用户设备102的传输时间744并对应于用于基站104的接收时间742。能够以多种格式或机制中的任何一种或多种提供指示730。例如，指示730能够标识用于UL跟踪通信604的特定符号或时隙位置。替换地，指示730能够包括时间偏移710，诸如时间偏移711或712。时间偏移710是相对于诸如DL控制信道通信602或DL数据信道通信606的时间的另一时间的指示，其中后者对应于DL数据许可702提供的分配。因此，能够使用时间偏移711或时间偏移712来确定跟踪时间740。如图7所示，跟踪时间740(例如，接收时间742和传输时间744)能够使用相对于DL控制信道通信602(例如，相对于其传输时间732或接收时间734)的时间偏移711来确定或者能够使用相对于DL数据信道通信606(例如，相对于其通信时间724)的时间偏移712来确定。
可以隐式地或显式地提供指示730。例如，对于用于多个用户设备102的半静态间隔，基站104能够使用无线电资源消息511来建立时间偏移710或其他指示730。对于用于少至单个用户设备102的动态地调整的间隔，基站104能够通过使用DL信息消息512来提供时间偏移710或其他指示730为每个用户设备102配置跟踪时间740。
基站104能够选择跟踪时间740以促进在DL数据信道通信606开始时具有新鲜的波束形成参数450。因此，能够选择跟踪时间740，使得UL跟踪通信604的结束和DL数据信道通信606的开始具有期望的持续时间。该期望的持续时间可以基于信道条件521正在改变的速率而变化。如果信道条件521正在迅速地改变，则能够减小两个通信之间的期望的持续时间。此外，如果信道条件521正在慢慢地改变，则能够禁用UL跟踪通信604的使用，如参考图9所说明的那样。
图8针对空中接口资源302的一部分800图示用于实现快速波束跟踪的其他示例方面。如所示，DL数据许可702能够包括或对应于用于将DL数据706作为DL数据信道通信606的一部分来递送的分配的频率范围822和分配的通信时间824。DL数据许可702因此能够向用户设备102通知用于DL数据信道通信606的所分配的第一空中接口资源单元321。在这里，所分配的通信时间824对应于通信时间724，并且所分配的频率范围822对应于频率范围722。
如图示，DL数据信道通信606的DL数据706可以按照DL数据许可702占用频率范围722的每个子载波。通常，因为信道条件521能够按频率而变化，所以UL跟踪通信604在至少接近于DL数据信道通信606的频带的频带上传播以促进准确的波束形成。更具体地，UL跟踪通信604能够具有至少与DL数据信道通信606的频率范围722重叠的频率。因此，UL跟踪通信604不必占用频率范围722的每个子载波来提供有用的波束训练。替代地，UL跟踪通信604能够覆盖频率范围722的频率穿孔830。如果未占用的子载波被分配给其他用户设备，则跨频率范围722实现频率穿孔830可以是更加频谱高效的。这种频率穿孔830对应于覆盖频率范围722的一些而非全部子载波。例如，频率穿孔830能够覆盖两个外子载波和至少一个内子载波，能够覆盖每隔一子载波，依此类推。
图9图示能够在其中实现快速波束跟踪的示例多输入多输出(MIMO)环境。在一些情况下，(图4的)通信单元430包括或者耦合到多个收发器和多个天线阵列，这多个收发器和多个天线阵列被配置成以重叠或大体上同时的方式建立并管理多个不同的无线链路。这种技术被称为无线设备的多输入多输出(MIMO)操作。如图9所示，用户设备102和基站104可以使用MIMO技术来通信以增加吞吐量。
在一些实现方式中，用户设备102和基站104可以使用诸如示例MIMO层911和912的多个MIMO层910来通信。MIMO层的数量可以为“n”，其中“n”表示大于一的某个正整数。通常使用一组不同的物理天线来收发每个MIMO层910。因此，每个相应的MIMO层910很可能采用不同的相应的信号波束以进行更高质量的信号交换。在此类情况下，一个或多个DL数据许可指示分别与多个MIMO层910相对应的多个分配的空中接口资源单元320。为了适应这种MIMO场景，BS104对于每个相应的MIMO层910为每个相应的UL跟踪通信604分配至少一个相应的第二空中接口资源单元322。每个相应的UL跟踪通信604由用户设备102在相应的MIMO层910上发送，使得基站104能够学习用于在相应的MIMO层910的对应的DL数据信道通信606期间使用的至少一个波束形成参数450。
图9图示快速波束跟踪的其他示例方面。例如，至少基站104能够如922处所指示的那样启用/禁用快速波束跟踪。能够在小区级别上或在每设备级别上执行启用或禁用。例如，如果特定用户设备102具有一组慢慢地变化的信道条件521，使得波束形成参数450慢慢地变得过时，则基站104能够至少针对该特定用户设备102禁用快速波束跟踪。启用/禁用命令能够由基站104通过停止提供(图7的)显式指示730来隐式地做出。替换地，基站104能够通过发出无线电资源消息511或DL信息消息512来显式地做出启用/禁用命令。用户设备102能够维护是启用还是禁用快速波束跟踪的记录。
如图9的左上部处所示，用户设备102包括至少一个收发器902(TRX 902)(例如，图4的收发器434的UE实现方式)。至少一个收发器902包括至少一个发送链904(TX链904)和至少一个接收链906(RX链906)。在操作中，诸如当用户设备102向基站104注册时，向基站104通知由用户设备102拥有的收发器配置。因此，基站104知道在用户设备102处存在的发送链904或接收链906的数量。关于发送链904的这种知识通过被存储在基站104处的发送链存在特性924来表示。
发送链904的数量影响用户设备102能够在任何给定时刻做出多少UL传输。例如，如果用户设备102具有单个发送链904，则用户设备102不能同时发送常规UL数据业务和UL跟踪通信604(例如，图6-8的UL跟踪通信)。因此，基站104调度空中接口资源302的分配，使得用户设备102能够通过实现时分复用(TDM)来在不同的时间发送UL数据和UL跟踪通信604。通常，基于所确定的发送链904的数量(如在基站104处通过发送链存在特性924所表示的)，基站104分配空中接口资源302的各部分以实现TDM方案以适应用户设备102的UL数据业务和UL跟踪通信604两者。
在已大体地描述了用于快速波束跟踪的方案和装置后，这种讨论现在转向示例方法。
示例方法
在下面参考图10和图11的各种流程图描述示例方法。这些方法分别涉及用于基站和用于用户设备的快速波束跟踪。可以在例如硬件(例如，固定逻辑电路、诸如调制解调器的面向通信的处理器或通用处理器)、固件或它们的某种组合中实现这些方法的各方面。可以使用图1-9所示的无线设备或组件中的一个或多个来实现这些技术，这些设备或组件可以被进一步划分、组合等。这些图的电子设备和组件通常表示固件、硬件、IC芯片、电路或它们的组合。因此，这些图图示能够实现所描述的技术的许多可能的系统或装置中的一些。
对于这些流程图，示出和/或描述操作的次序不旨在被解释为限制。能够以任何次序组合任何数目的所描述的方法操作或它们的组合，以实现给定方法或替代方法。另外，可以省略操作或将其添加到所描述的技术。另外，能够以完全或部分地重叠的方式实现描述的操作。
图10在流程图1000处图示用于使用基站104来实现快速波束跟踪的示例方法。在示例实现方式中，存在于基站104处并去往用户设备102的DL数据706的存在触发过程。
在1002处，基站向用户设备发送包括针对该用户设备的下行链路(DL)数据许可的DL控制信道通信，其中DL数据许可指示分配给该DL数据许可的至少一个第一空中接口资源单元。例如，基站104能够向用户设备102发送包括针对用户设备102的DL数据许可702的DL控制信道通信602。DL数据许可702指示被分配给DL数据许可702的至少一个第一空中接口资源单元321。可以按诸如帧或时隙以及至少一个子载波的时间和频率定义第一空中接口资源单元321。
在1004处，基站依照至少一个第二空中接口资源单元从用户设备接收上行链路(UL)跟踪通信，其中至少一个第二空中接口资源单元基于至少一个第一空中接口资源单元。例如，基站104能够依照至少一个第二空中接口资源单元322从用户设备102接收UL跟踪通信604。在这里，至少一个第二空中接口资源单元322基于至少一个第一空中接口资源单元321。例如，第二空中接口资源单元322的至少一个频率或子载波可以与第一空中接口资源单元321的频率范围722重叠。附加地，第二空中接口资源单元322在时间上可以在第一空中接口资源单元321之前。
在1006处，基站使用UL跟踪通信604来针对DL波束训练。例如，基站104能够使用UL跟踪通信604来针对DL波束526训练。在一些方面中，基站104可以通过调整波束形成参数450来搜索包括在UL跟踪通信604中的已知跟踪信息704(例如，包括导频跟踪代码的导频信号)，直到强信号被解调以确定信号波束420为止。
在1008处，基站依照至少一个第一空中接口资源经由DL波束向用户设备发送与DL数据许可相对应的DL数据信道通信。例如，基站104能够依照至少一个第一空中接口资源单元321经由DL波束526向用户设备102发送与DL数据许可702相对应的DL数据信道通信606。为了这样做，基站104可以使用所确定的波束形成参数450来形成DL波束526并将DL数据706发送到用户设备102。
图11在流程图1100处图示用于利用用户设备102实现快速波束跟踪的示例方法。在示例实现方式中，基站104可能已在直接消息或广播消息中对用户设备102主动地启用了快速波束跟踪。
在1102处，用户设备从基站接收包括针对用户设备的下行链路(DL)数据许可的DL控制信道通信，其中DL数据许可指示分配给该DL数据许可的至少一个第一空中接口资源单元。例如，用户设备102能够从基站104接收包括针对用户设备102的DL数据许可702的下行链路(DL)控制信道通信602。DL数据许可702指示分配给DL数据许可702的至少一个第一空中资源单元321。为了指示第一空中接口资源单元321，DL数据许可702可以例如包括分配的频率范围822和分配的通信时间824。
在1104处，响应于DL数据许可，用户设备依照至少一个第二空中接口资源单元经由上行链路(UL)波束向基站发送UL跟踪通信，其中至少一个第二空中接口资源单元基于至少一个第一空中接口资源单元。例如，响应于DL数据许可702，用户设备102能够依照至少一个第二空中接口资源单元322经由UL波束525向基站104发送UL跟踪通信604。至少一个第二空中接口资源单元322基于至少一个第一空中接口资源单元321。在一些方面中，第二空中接口资源单元322相对于所分配的频率范围822可以具有至少一个重叠的频率或子载波。另外，可以相对于DL控制信道通信602的接收时间734或用于DL数据信道通信606的所分配的通信时间824中的至少一个建立UL跟踪通信604的传输时间744。
在1106处，用户设备依照至少一个第一空中接口资源单元经由DL波束从基站接收与DL数据许可相对应的DL数据信道通信。例如，用户设备102能够依照至少一个第一空中接口资源单元321经由DL波束526从基站104接收与DL数据许可702相对应的DL数据信道通信606。在这里，DL波束526已由基站104使用UL跟踪通信604来训练了。由于基站104已能够最近使用UL跟踪通信604来训练波束形成器以生成新鲜的波束形成参数450，所以用户设备102更可能能够经由DL波束526接收DL数据信道通信606的DL数据706。
附加示例
在下文中，描述了一些示例。
示例1：一种用于基站的方法，所述方法包括：向用户设备发送包括针对所述用户设备的下行链路(DL)数据许可的DL控制信道通信，所述DL数据许可指示分配给所述DL数据许可的至少一个第一空中接口资源单元；依照至少一个第二空中接口资源单元从所述用户设备接收上行链路(UL)跟踪通信，所述至少一个第二空中接口资源单元基于所述至少一个第一空中接口资源单元；使用所述UL跟踪通信来针对DL波束进行训练；以及依照所述至少一个第一空中接口资源单元经由所述DL波束向所述用户设备发送与所述DL数据许可相对应的DL数据信道通信。
示例2：根据示例1所述的方法，其中：所述至少一个第一空中接口资源单元对应于分配的频率范围和分配的通信时间；所述至少一个第二空中接口资源单元对应于与所述分配的频率范围重叠的至少一个频率和在所述分配的通信时间之前的接收时间；并且所述接收包括在所述接收时间在所述至少一个频率上接收所述UL跟踪通信。
示例3：根据示例2所述的方法，还包括：发送所述接收时间的指示，所述指示包括相对于用于发送所述DL控制信道通信的分配的传输时间或所述至少一个第一空中接口资源单元的所述分配的通信时间中的至少一个的时间偏移。
示例4：根据示例3所述的方法，其中所述发送所述接收时间的指示包括以下步骤中的至少一个：使用无线电资源消息向包括所述用户设备的多个用户设备发送所述接收时间的通用指示；或使用DL信息消息向所述用户设备发送所述接收时间的用户设备特定指示。
示例5：根据示例4所述的方法，其中：所述DL控制信道通信包括物理下行链路控制信道(PDCCH)的一部分；所述UL跟踪通信包括上行链路波束跟踪导频信道(UBTPC)的一部分；所述DL数据信道通信包括物理下行链路共享信道(PDSCH)的一部分；所述无线电资源消息包括无线电资源控制(RRC)消息；并且所述DL信息消息包括下行链路控制信息(DCI)消息。
示例6：根据示例2所述的方法，还包括：发送所述接收时间的指示，所述指示包括空中接口资源的至少一个符号位置的标识。
示例7：根据示例1至6中的任一个所述的方法，其中：所述UL跟踪通信包括用于波束训练的跟踪信息；所述训练包括使用从所述UL跟踪通信接收到的所述跟踪信息来学习一个或多个波束形成参数；并且所述发送所述DL数据信道通信包括使用所述一个或多个波束形成参数来形成所述DL波束。
示例8：根据示例1至7中的任一个所述的方法，还包括：基于所述基站与所述用户设备之间的信道条件为所述用户设备动态地启用和禁用UL跟踪通信的使用。
示例9：根据示例1至8中的任一个所述的方法，还包括：确定在所述用户设备处存在的发送链的数量；以及基于所述确定的发送链的数量，分配空中接口资源的各部分以实现时分复用(TDM)以适应所述用户设备的UL数据业务和从所述用户设备发送的UL跟踪通信两者。
示例10：根据示例1至9中的任一个所述的方法，还包括：按多个多输入多输出(MIMO)层中的相应的MIMO层从所述用户设备接收多个UL跟踪通信中的相应的UL跟踪通信；使用所述多个UL跟踪通信来针对多个DL波束进行训练；以及经由所述多个DL波束向所述用户设备发送多个DL数据信道通信。
示例11：一种用于用户设备的方法，所述方法包括：从基站接收包括针对所述用户设备的下行链路(DL)数据许可的DL控制信道通信，所述DL数据许可指示分配给所述DL数据许可的至少一个第一空中接口资源单元；响应于所述DL数据许可，依照至少一个第二空中接口资源单元经由上行链路(UL)波束向所述基站发送UL跟踪通信，所述至少一个第二空中接口资源单元基于所述至少一个第一空中接口资源单元；以及依照所述至少一个第一空中接口资源单元经由DL波束从所述基站接收与所述DL数据许可相对应的DL数据信道通信。
示例12：根据示例11所述的方法，其中：所述至少一个第一空中接口资源单元对应于分配的频率范围和分配的通信时间；并且所述发送包括在所述分配的通信时间之前的传输时间使用与所述分配的频率范围重叠的至少一个频率来发送所述UL跟踪通信。
示例13：根据示例12所述的方法，还包括：确定相对于所述DL控制信道通信的所述分配的通信时间或分配的接收时间中的至少一个的所述传输时间。
示例14：根据示例11至13中的任一个所述的方法，其中所述发送包括经由所述UL波束将包括至少一个导频跟踪代码的所述UL跟踪通信发送到所述基站。
示例15：根据示例11至14中的任一个所述的方法，其中：所述接收所述DL控制信道通信包括在物理下行链路控制信道(PDCCH)上接收所述DL数据许可；所述发送包括在上行链路波束跟踪导频信道(UBTPC)上经由被引向所述基站的所述UL波束发送跟踪信息；并且所述接收所述DL数据信道通信包括在物理下行链路共享信道(PDSCH)上接收所述DL数据许可的DL数据。
示例16：一种用户设备，所述用户设备包括：天线阵列；无线收发器，所述无线收发器耦合到所述天线阵列；以及处理器和存储器系统，所述处理器和存储器系统被配置成使用所述无线收发器和所述天线阵列来实现快速波束跟踪管理器，所述快速波束跟踪管理器被配置成：从基站接收包括针对所述用户设备的下行链路(DL)数据许可的DL控制信道通信，所述DL数据许可指示分配给所述DL数据许可的至少一个第一空中接口资源单元；响应于所述DL数据许可，依照至少一个第二空中接口资源单元经由上行链路(UL)波束向所述基站发送UL跟踪通信，所述至少一个第二空中接口资源单元基于所述至少一个第一空中接口资源单元；并且依照所述至少一个第一空中接口资源单元经由DL波束从所述基站接收与所述DL数据许可相对应的DL数据信道通信。
示例17：根据示例16所述的用户设备，其中：所述至少一个第一空中接口资源单元对应于分配的频率范围和分配的通信时间；所述至少一个第二空中接口资源单元对应于与所述分配的频率范围重叠的至少一个频率；所述UL波束包括从所述天线阵列发出并引向所述基站的波束；并且所述快速波束跟踪管理器还被配置成使用与所述分配的频率范围重叠的所述至少一个频率来发送所述UL跟踪通信。
示例18：根据示例17所述的用户设备，其中所述快速波束跟踪管理器还被配置成：使用多个子载波来发送所述UL跟踪通信，所述多个子载波包括与所述分配的频率范围相对应的多个子载波的一部分；并且在基于相对于所述DL控制信道通信的所述分配的通信时间或分配的接收时间中的至少一个的时间偏移的传输时间发送所述UL跟踪通信。
示例19：根据示例16至18中的任一个所述的用户设备，其中：所述无线收发器被配置成使用一定数量的多个多输入多输出(MIMO)层来通信，所述数量大于一；所述DL数据许可指示分别与所述多个MIMO层相对应的多个分配的空口资源单元；并且所述快速波束跟踪管理器还被配置成基于所述多个分配的空口资源单元经由多个UL波束向所述基站发送多个UL跟踪通信。
示例20：根据示例16至19中的任一个所述的用户设备，其中：所述至少一个第一空中接口资源单元对应于第一载波；所述至少一个第二空中接口资源单元对应于所述第一载波；并且所述快速波束跟踪管理器还被配置成：在第二载波上接收所述DL控制信道通信；在所述第一载波的至少一部分上发送所述UL跟踪通信；并且在所述第一载波上接收所述DL数据信道通信。
示例21：一种基站，所述基站包括：天线阵列；多个无线收发器，所述多个无线收发器耦合到所述天线阵列；以及处理器和存储器系统，所述处理器和存储器系统被配置成使用所述多个无线收发器和所述天线阵列来实现快速波束跟踪管理器，所述快速波束跟踪管理器被配置成执行根据示例1至10中的任一个所述的方法。
除非上下文另外指示，否则在本文中使用单词“或”可以被认为是使用“包括性或”，或允许包括或者应用通过单词“或”链接的一个或多个项目的术语(例如，短语“A或B”可以被解释为允许仅“A”、允许仅“B”或允许“A”和“B”两者)。另外，如本文所使用的，引用项目的列表“的至少一个”的短语是指那些项目的任何组合，包括单个成员。例如，“a、b或c中的至少一个”能够涵盖a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c以及具有多个相同元素的任何组合(例如，a-a、a-a-a、a-a-b、a-a-c、a-b-b、a-c-c、b-b、b-b-b、b-b-c、c-c和c-c-c或a、b和c的任何其他排序)。另外，在本文讨论的附图和术语中表示的项目可以指示一个或多个项目或术语，并且因此可以在此书面描述中互换地引用这些项目或术语的单个或多个形式。尽管已以特定于某些特征和/或方法的语言描述了用于快速波束跟踪的实现方式，但是所附权利要求的主题不一定限于所描述的具体特征或方法。相反，具体特征和方法作为用于快速波束跟踪的示例实现方式被公开。

Claims (15)

1.一种用于基站的方法，包括：
向用户设备发送下行链路DL控制信道通信，所述下行链路DL控制信道通信包括针对所述用户设备的DL数据许可，所述DL数据许可指示分配给所述DL数据许可的至少一个第一空中接口资源单元，所述至少一个第一空中接口资源单元对应于所分配的频率范围和所分配的通信时间；
依照至少一个第二空中接口资源单元，在至少一个频率上在接收时间时从所述用户设备接收上行链路UL跟踪通信，所述至少一个第二空中接口资源单元是基于所述至少一个第一空中接口资源单元，其中所述至少一个频率至少部分与所分配的频率范围重叠并且其中所述接收时间在所分配的通信时间之前；
使用所述UL跟踪通信来针对DL波束进行训练；以及
依照所述至少一个第一空中接口资源单元，经由所述DL波束向所述用户设备发送与所述DL数据许可相对应的DL数据信道通信。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述至少一个第二空中接口资源单元的所述至少一个频率对所述至少一个第一空中接口资源单元的所分配的频率范围穿孔。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
基于所述基站和所述用户设备之间的信道条件来动态地启用和禁用所述用户设备的UL跟踪通信的使用。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
发送所述接收时间的指示，所述指示包括相对于下述中的一个的时间偏移：用于发送所述DL控制信道通信的传输时间、或所述至少一个第一空中接口资源单元的所分配的通信时间。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述发送所述接收时间的指示包括：
使用无线电资源消息向包括所述用户设备的多个用户设备发送所述接收时间的通用指示；或
使用DL信息消息向所述用户设备发送所述接收时间的用户设备特定指示。
6.根据权利要求5所述的方法，其中：
所述DL控制信道通信包括物理下行链路控制信道(PDCCH)的一部分；
所述UL跟踪通信包括上行链路波束跟踪导频信道(UBTPC)的一部分；
所述DL数据信道通信包括物理下行链路共享信道(PDSCH)的一部分；以及
下述中的一个：
所述无线电资源消息包括无线电资源控制(RRC)消息；或者
所述DL信息消息包括下行链路控制信息(DCI)消息。
7.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述UL跟踪通信包括用于波束训练的跟踪信息；
所述训练包括：使用从所述UL跟踪通信接收到的所述跟踪信息来学习一个或多个波束形成参数；并且
所述发送所述DL数据信道通信包括：使用所述一个或多个波束形成参数来形成所述DL波束。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，还包括：
从所述用户设备接收多个UL跟踪通信，每一个UL跟踪通信针对多个多输入多输出MIMO层中的相应的MIMO层；
使用所述多个UL跟踪通信来针对多个DL波束进行训练；以及
经由所述多个DL波束向所述用户设备发送多个DL数据信道通信。
9.一种基站，包括：
至少一个处理器；和
一个或多个包括指令的计算机可读存储介质，所述指令被配置为由所述至少一个处理器执行以执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。
10.一种用于用户设备的方法，包括：
从基站接收下行链路DL控制信道通信，所述下行链路DL控制信道通信包括针对所述用户设备的DL数据许可，所述DL数据许可指示分配给所述DL数据许可的至少一个第一空中接口资源单元，所述至少一个第一空中接口资源单元对应于所分配的频率范围和所分配的通信时间；
响应于所述DL数据许可，依照至少一个第二空中接口资源单元，在至少一个频率上在传输时间时经由上行链路UL波束向所述基站发送UL跟踪通信，所述至少一个第二空中接口资源单元是基于所述至少一个第一空中接口资源单元，其中所述至少一个频率至少部分与所分配的频率范围重叠并且其中所述传输时间在所分配的通信时间之前；以及
依照所述至少一个第一空中接口资源单元，经由DL波束从所述基站接收与所述DL数据许可相对应的DL数据信道通信。
11.根据权利要求10所述的方法，其中：
所述至少一个第二空中接口资源单元的所述至少一个频率对所述至少一个第一空中接口资源单元的所分配的频率范围穿孔。
12.根据权利要求10所述的方法，其中：
所述至少一个第一空中接口资源单元对应于第一载波；
所述至少一个第二空中接口资源单元对应于所述第一载波；
所述DL控制信道通信的所述接收包括在第二载波上接收所述DL控制信道通信；
所述UL跟踪通信的所述发送包括在所述第一载波的至少一部分上发送所述UL跟踪通信；并且
所述DL数据信道通信的所述接收包括在所述第一载波上接收所述DL数据信道通信。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括：
基于相对于所述DL控制信道通信的所分配的通信时间或接收时间的时间偏移来确定所述传输时间。
14.根据权利要求10-13中的任一项所述的方法，其中：
所述DL数据许可指示分别对应于多个多输入多输出MIMO层的多个所分配的空中接口资源单元；以及
所述方法还包括经由多个UL波束基于所述多个所分配的空中接口资源单元向所述基站发送多个UL跟踪通信。
15.一种用户设备，包括：
至少一个处理器；以及
一个或多个包括指令的计算机可读存储介质，所述指令被配置为由所述至少一个处理器执行以执行根据权利要求10至14中的任一项所述的方法。
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