CN112740573B - 波束对应的动态控制 - Google Patents

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Abstract

一种无线通信设备，该无线通信设备包括无线接口，该无线接口用于与无线网络的网络接入节点进行无线通信，无线接口具有上行链路波束成形能力和下行链路波束成形能力。无线通信设备还包括控制电路，该控制电路被配置成：对预定条件进行检测，并且响应于所述检测，在上行链路操作与下行链路操作之间没有波束对应的情况下，临时对所述无线接口进行操作；以及向网络接入节点发送无线通信设备未使用波束对应的消息。

Description

波束对应的动态控制
相关申请数据
本申请要求2018年9月28日提交的申请号为No.62/738,334的美国专利申请的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开的技术总体上涉及无线网络中的无线通信设备的操作，并且更具体地涉及用于动态地控制波束对应(BC：beam correspondence)的使用的系统和方法。
背景技术
波束对应(BC)是第三代合作伙伴计划(3GPP)5G考虑下的新无线电(NR)规范(也称为“第16版”)的未来潜在版本的概念。BC尚未完全针对5G服从的无线电进行定义，但被广泛认为是将会显著简化发送(Tx)/接收(Rx)点(TRP)的天线波束搜索过程的特征。因此，已经提出了使BC成为强制性的。当前的3GPP规范允许UE可选地使用BC。如果BC被UE应用，则UE将向服务基站用信号通知。
BC是根据其定义要求用户设备(UE)在上行链路(UL)中具有与下行链路(DL)中相同的天线模式的特征。在RAN1#86bis,″Final Report of 3GPP TSG RAN WG1#86bis″v1.0.0(Lisbon,Portugal,10th–14th October 2016)中找到BC的一般定义，如下所示：
以下定义为TRP和UE处的Tx/Rx波束对应：
·如果满足以下至少一项，则TRP处的Tx/Rx波束对应关系成立：
οTRP能够基于UE对TRP的一个或更多个Tx波束的下行链路测量，确定用于上行链路接收的TRP Rx波束。
οTRP能够基于TRP对TRP的一个或更多个Rx波束的上行链路测量，确定用于下行链路发送的TRP Tx波束
·如果满足以下至少一项，则UE处的Tx/Rx波束对应关系成立：
οUE能够基于UE对UE的一个或更多个Rx波束的下行链路测量，确定用于上行链路发送的UE Tx波束。
οUE能够基于TRP的基于对UE的一个或更多个Tx波束的上行链路测量的指示，确定用于下行链路接收的UE Rx波束。
波束对应可以是基于UE对UE的Rx波束中的一个或更多个的下行链路测量的。这促使考虑BC的附加定义组成。例如，UE可能需要能够基于UE对UE的一个或更多个Rx波束的下行链路测量来确定其用于上行链路传输的Tx波束(称为可能的定义A)。由此，UE可能需要能够找到其最佳Tx波束(称为可能的定义B)。因此，在定义的公差范围内，不应有比所选波束更好的波束。此外，UE可能需要能够以最佳极化作出响应(称为可能的定义C)。最后，UE Rx波束与UE TX波束之间的增益关系可能需要在整个球体(sphere)上保持恒定(称为可能的定义D)。
到目前为止，在3GPP中已经讨论的用于BC的参考架构是移动手持式UE(例如，智能电话)。对于这种类型的UE，通常将相似的天线和RF路径用于接收和发送。因此，根据可能的定义A和B的波束对应是可能的。但是可能的定义C将要求UE在下行链路(DL)和上行链路(UL)二者中具有极化控制。同样，根据可能的定义D的BC影响功率控制算法。
发明内容
提出了用于由UE动态地开启和关闭BC的控制操作和信令。因此，如果UE具有已声明的波束对应特征，则UE将有可能出于一个或更多个原因而临时关闭波束对应，如下面更详细地讨论的。
根据本公开的一个方面，一种无线通信设备包括：无线接口，所述无线接口用于与无线网络的网络接入节点进行无线通信，所述无线接口具有上行链路波束成形能力和下行链路波束成形能力；以及控制电路，所述控制电路被配置成：对预定条件进行检测，并且响应于所述检测，在上行链路操作与下行链路操作之间没有波束对应的情况下，临时对所述无线接口进行操作；以及向所述网络接入节点发送所述无线通信设备未使用波束对应的消息。
根据本公开的另一方面，一种在无线网络中进行无线通信的方法包括：利用波束对应对无线通信设备的具有上行链路波束成形能力和下行链路波束成形能力的无线接口进行操作；对预定条件的存在进行检测，并且响应于所述检测，在上行链路操作与下行链路操作之间没有波束对应的情况下，临时对所述无线接口进行操作；以及向所述无线网络的网络接入节点发送所述无线通信设备未使用波束对应的消息。
根据本公开的另一方面，一种无线网络的网络接入节点包括：发送/接收点(TRP)，所述TRP相对于无线通信设备具有上行链路波束成形能力和下行链路波束成形能力；以及控制电路，所述控制电路被配置成控制所述TRP的操作，所述操作包括：从所述无线通信设备接收所述无线通信设备未使用波束对应的消息；以及独立地将第一波束管理处理应用于与所述无线通信设备的上行链路，并且将第二波束管理处理应用于与所述无线通信设备的下行链路。
根据本公开的另一方面，一种在无线网络中进行无线通信的方法包括：对网络接入节点的发送/接收点(TRP)进行操作，所述TRP相对于无线通信设备具有上行链路波束成形能力和下行链路波束成形能力，所述操作根据用于所述无线通信设备的波束对应来执行；从所述无线通信设备接收所述无线通信设备未使用波束对应的消息；以及响应于所述消息，独立地将第一波束管理处理应用于与所述无线通信设备的上行链路，并且将第二波束管理处理应用于与所述无线通信设备的下行链路。
附图说明
图1是也称为用户设备的无线电通信设备的代表性操作网络环境的示意框图。
图2是来自网络环境的RAN节点的示意性框图。
图3是来自网络环境的用户设备的示意性框图。
图4是用于用户设备与RAN节点之间的通信的示例性消息流程图。
具体实施方式
现在将参照附图描述实施方式，其中，贯穿全文，相似的附图标记用于指代相似的元件。将理解的是，附图不一定按比例绘制。相对于一个实施方式描述和/或例示的特征可以在一个或更多个其它实施方式中以相同的方式或以类似的方式使用，和/或与其它实施方式的特征组合或替代地使用。
系统架构
图1是实现所公开的技术的示例性网络环境的示意图。将理解的是，所示的网络环境是代表性的，并且其它环境或系统可以用于实现所公开的技术。而且，各种网络功能可以由单个设备(诸如，由无线电接入节点)执行，或者可以跨计算环境的节点以分布式方式来执行。
网络环境是相对于电子设备(诸如，用户设备(UE)100)而言的。如3GPP标准所设想的，UE可以是移动无线电话(“智能电话”)。其它示例性类型的UE 100包括但不限于游戏设备、媒体播放器、平板计算设备、计算机、摄像机和物联网(IoT)设备。由于所公开的技术的各方面可以适用于非3GPP网络，因此UE 100可以被更一般地称为无线通信设备或无线电通信设备。
该网络环境包括无线通信网络102，该无线通信网络102可以根据一种或更多种3GPP标准(诸如，3G网络、4G网络或5G网络)来配置。所公开的方法可以适用于其它类型的网络。在一个实施方式中，管理无线通信网络102的操作的标准可以规定(mandate)在网络中操作的UE 100采用波束对应(BC)。
在网络102是3GPP网络的情况下，网络102包括核心网络(CN)104和无线电接入网络(RAN)106。核心网络104提供到数据网络(DN)108的接口。DN 108表示运营商服务、到因特网的连接、第三方服务等。为了描述的简单起见，省略了核心网络104的细节，但是应当理解，核心网络104包括一个或更多个托管各种网络管理功能的服务器，各种网络管理功能的示例包括但不限于用户平面功能(UPF)、会话管理功能(SMF)、核心接入和移动性管理功能(AMF)、身份验证服务器功能(AUSF)、网络暴露功能(NEF)、网络存储库功能(NRF)、策略控制功能(PCF)、统一数据管理(UDM)、应用功能(AF)和网络切片选择功能(NSSF)。
RAN 106包括多个RAN节点110。在所示的示例中，存在三个RAN节点110a、110b和110c。可以存在少于或多于三个的RAN节点110。对于3GPP网络来说，每个RAN节点110可以是诸如演进型节点B(eNB)基站或5G代gNB基站的基站。RAN节点110可以包括一个Tx/Rx点(TRP)或不止一个Tx/Rx点(TRP)。由于所公开的技术的各方面可以适用于非3GPP网络，因此RAN节点110可以被更一般地称为网络接入节点，其另选示例是WiFi接入点。
可以在UE 100与RAN节点110中的一个RAN节点110之间建立无线电链路，以向UE100提供无线的无线电服务。建立无线链路的RAN节点110将被称为服务RAN节点110或服务基站。其它RAN节点110可以在UE 100的通信范围内。RAN 106被认为具有用户平面和控制平面。控制平面利用UE 100与RAN节点110之间的无线电资源控制(RRC)信令来实现。UE 100与核心网络104之间的另一控制平面可以存在并且利用非接入层(NAS)信令来实现。
另外参照图2，每个RAN节点110通常包括负责RAN节点110的整体操作的控制电路112，所述整体操作包括控制RAN节点110执行本文中描述的操作。在示例性实施方式中，控制电路可以包括执行由控制电路112的存储器(例如，非暂时性计算机可读介质)存储的逻辑指令(例如，行或代码、软件等)的处理器(例如，中央处理单元(CPU)、微控制器或微处理器)，以便执行RAN节点110的操作。
RAN节点110还包括用于与UE 100建立空中连接的无线接口114。无线接口114可以包括一个或更多个无线电收发器和天线组件以形成TRP。RAN节点110还包括到核心网络104的接口116。RAN节点110还包括到一个或更多个相邻RAN节点110的接口(未示出)，该接口用于在RAN 106中进行网络协调。
另外参照图3，例示了UE 100的示意性框图。UE 100包括控制电路118，该控制电路118负责UE 100的整体操作，所述整体操作包括控制UE 100执行本文所述的操作。在示例性实施方式中，控制电路118可以包括执行由控制电路118的存储器(例如，非暂时性计算机可读介质)或单独的存储器120存储的逻辑指令(例如，行或代码、软件等)的处理器(例如，中央处理单元(CPU)、微控制器或微处理器)，以便执行UE 100的操作。
UE 100包括用于与服务基站110建立空中连接的无线接口122(诸如，无线电收发器和天线组件)。在一些情况下，UE 100可以由可再充电电池(未示出)供电。取决于设备的类型，UE 100可以包括一个或更多个其它部件。其它部件可能包括但不限于传感器、显示器、输入部件、输出部件、电连接器等。
波束对应的动态控制
将描述用于控制UE 100所采用的波束对应的技术。存在可能不期望UE 100使用波束对应的多种情况。因此，提出了UE 100在触发情况被检测到时“关闭”BC并且在该情况不再存在时“打开”BC的能力。
例如，在允许双工业务的通信的某些情况下，在多个方向中的一个方向(例如，上行链路或下行链路)上的通信非常有限或没有通信，而在多个方向中的其它方向上的数据流的量相对较大。例如，监视摄像机可能具有较高的上行链路使用率和非常低的下行链路使用率。相比之下，涉及媒体消费的UE 100可以具有用于视频流传输的高下行链路使用率和非常低的上行链路使用率。对于这些类型的不平衡数据流事件，UE 100不应用全波束对应可能是有益的。这可以允许UE 100通过针对比下行链路负载高的上行链路负载关闭接收链中的天线的一些波束成形元件，或者针对比上行链路负载高的下行链路负载关闭发送链中的天线的一些波束成形元件，从而降低功耗。因此，在一个实施方式中，用于关闭波束对应的触发事件(也称为预定条件)可以是上行链路数据负载和下行链路数据负载的不平衡高于预定阈值。可以以任何适当的方式来测量不平衡，例如但不限于，上行链路负载与下行链路负载之间的差、下行链路负载与上行链路负载之间的差、上行链路负载与下行链路负载的比率以及下行链路负载与上行链路负载的比率。
在另一示例中，下行链路路径中的信噪比(SNR)可以足够高以至于不需要全天线增益(例如，当UE 100靠近基站时)。在这种情况下，UE 100可以操作单个天线而不是用于波束成形的天线阵列。当在UE中开启波束对应时，相同的天线模式用于接收器和发送器操作。但是在UE 100在物理上靠近TRP的情况下，如果UE 100在接收模式(下行链路)中关闭波束成形能力而支持类全向天线模式(omnidirectional-like antenna pattern)，则可以节省功率，因为将更少的电流发送到天线。但是波束成形可以在发送模式(上行链路)下保持以增强性能。
另一示例是在要求UE以最佳极化作出响应(在背景技术部分中描述的可能的定义C)的情况下。取决于UE 100的实现，在发送器的整个功率范围内全极化控制是不可能的。在该UE 100架构和关于使用最佳极化的BC定义要求下，UE很可能将不能够在TRP的整个小区中保持BC服从(compliance)。在一个实施方式中，UE 100被提供有信令机制(例如，无线电资源控制(RRC)消息)，以通知RAN节点110由于这个原因完全BC服从是不可能的。在一个实施方式中，要求UE 100以由通信标准定义的极化来对RAN节点110作出响应，无线通信设备在该通信标准下进行操作，并且由UE 100进行的极化控制在无线接口122的发送器的总功率范围内变化，并且预定条件是由UE 100以发送功率电平进行的极化控制不可能满足通信标准定义的极化。
为了适应这些情况或通过不使用BC可能会受益的其它情况，UE 100可以具有选择性地禁用BC并且然后在情况改变时恢复BC的功能。BC的禁用和启用是与RAN节点110协调的。当UE 100具有处于打开状态(启用)的波束对应时，RAN节点110将假定DL和UL波束是相同的。因此，RAN节点110可以利用适当的波束搜索和功率控制设置来控制TRP，这相对于UE100不利用波束对应进行操作的情况通常被简化。因此，期望由UE 100通知RAN节点110关于由UE 100应用的波束对应的打开或关闭状态。
另外参照图4，示出了用于在UE 100与RAN节点110之间发送以管理BC操作的消息的示例性信令图。可以认为图4例示了示例性处理流程，该示例性处理流程包含可以由网络102的各个部件共同执行的步骤。还可以认为图4例示了示例性处理流程，每个示例性处理流程包含由网络102的相应单独的部件执行的一个或更多个步骤。尽管以逻辑进展例示，但是图4所示的操作可以以其它顺序执行和/或在两个或更多个操作之间并发执行。因此，所例示的流程可以改变(包括省略步骤)和/或可以以其它方式实现。由各种设备执行的操作可以以存储在适当设备的非暂时性计算机可读介质上的相应逻辑例程(例如，软件或代码行)来体现。
在步骤S01，UE 100可以激活BC并且对应地调整天线操作。而且，UE 100可以向RAN节点100发送指示UE 100正在根据BC进行操作的消息。RAN节点100可以接收步骤S01的消息，并在上行链路和下行链路中UE的波束是相同的基础上来进行波束搜索功能和功率控制。
此后，在步骤S02，UE 100可以检测BC操作将被关闭的触发条件。触发条件可以是上述示例性情况中的一者或某些其它情况。例如，在接近TRP的情况下，可以使用下行链路接收信号强度指示符(RSSI)或基于测量下行链路信号的路径损耗信息来估计距离。可以将估计的距离与阈值进行比较。如果估计的距离小于阈值，则可以在S02中做出肯定确定。作为另一示例，可以将基于极化控制的输出功率电平与上阈值和/或下阈值进行比较，超出所述上阈值和/或下阈值则难以实现全极化控制。如果发送功率电平在阈值之间的范围之外，则可以在S02中做出肯定确定。
在步骤S02中的肯定结果后，UE 100可以开始在接收与发送操作之间没有波束对应的情况下进行操作。另外，在步骤S03，UE 10可以向RAN节点100发送指示UE 100未在根据BC进行操作的消息。
RAN节点100可以接收步骤S03的消息，并在上行链路和下行链路中UE的波束是不同的基础上来进行波束搜索功能和功率控制。例如，可以针对上行链路和下行链路独立地进行波束选择，并且可以使用针对上行链路和下行链路的不同功率控制环路来控制TRP。
在步骤S04，UE 100检测到在步骤S02中触发肯定结果的条件不再存在，或者允许使用BC进行操作的新条件存在。在这种情况下，在框S04中得到肯定结果。在框S04中的肯定确定后，UE 100可以激活BC并且对应地调整天线操作。另外，在步骤S05中，UE 10可以向RAN节点100发送指示UE 100正在根据BC进行操作的消息。RAN节点100可以接收步骤S05的消息，并在上行链路和下行链路中UE的波束正在根据BC进行操作的基础上来进行波束搜索功能和功率控制。
上面公开的是用于声明BC或在BC是强制性的规范下操作的UE临时关闭BC的技术。临时关闭BC允许UE在下行链路和上行链路中具有不同的波束模式。此操作的一个益处是在BC关闭时节省了功率。
结论
尽管已经示出和描述了某些实施方式，但是应当理解，在阅读和理解本说明书之后，本领域技术人员将想到落入所附权利要求的范围内的等同物和修改。

Claims (15)

1.一种无线通信设备(100)，所述无线通信设备包括：
无线接口(122)，所述无线接口用于与无线网络的网络接入节点(110)进行无线通信，所述无线接口具有上行链路波束成形能力和下行链路波束成形能力；以及
控制电路(118)，所述控制电路被配置成：
在上行链路操作与下行链路操作之间有波束对应的情况下对所述无线接口进行操作期间，对不期望所述无线通信设备使用波束对应的预定条件进行检测，并且响应于所述检测，临时禁用所述波束对应，以便在上行链路操作与下行链路操作之间没有波束对应的情况下对所述无线接口进行操作；以及
向所述网络接入节点发送所述无线通信设备未使用波束对应的消息。
2.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述控制电路还被配置成检测所述预定条件不再存在，并且作为响应，激活波束对应，并且向所述网络接入节点发送所述无线通信设备使用波束对应的消息。
3.根据权利要求1或2所述的无线通信设备，其中，所述预定条件是上行链路数据负载和下行链路数据负载的不平衡高于预定阈值。
4.根据权利要求3所述的无线通信设备，其中，所述控制电路还被配置成通过以下中的至少一者来降低所述无线接口的功耗：针对比下行链路负载高的上行链路负载关闭接收链中的天线的一些波束成形元件，或者针对比上行链路负载高的下行链路负载关闭发送链中的天线的一些波束成形元件。
5.根据权利要求1或2所述的无线通信设备，其中，所述预定条件是信噪比高于预定阈值，或者
其中，所述预定条件是所述无线通信设备与所述网络接入节点之间的距离小于预定阈值。
6.根据权利要求1或2所述的无线通信设备，其中，要求所述无线通信设备以由通信标准定义的极化来对网络接入设备作出响应，所述无线通信设备在所述通信标准下进行操作，并且由所述无线通信设备进行的极化控制在所述无线接口的发送器的总功率范围内变化，并且所述预定条件是由所述无线通信设备以发送功率电平进行的极化控制不可能满足通信标准定义的极化。
7.根据权利要求6所述的无线通信设备，其中，对存在所述预定条件的确定是通过将发送功率电平与能够进行全极化控制的上阈值和能够进行全极化控制的下阈值进行比较并且所述发送功率电平在所述阈值之间的范围之外来做出的。
8.一种在无线网络(102)中进行无线通信的方法，所述方法包括以下步骤：
利用波束对应对无线通信设备(110)的具有上行链路波束成形能力和下行链路波束成形能力的无线接口(122)进行操作；
在上行链路操作与下行链路操作之间有波束对应的情况下对所述无线接口进行操作期间，对不期望所述无线通信设备使用波束对应的预定条件的存在进行检测，并且响应于所述检测，临时禁用所述波束对应并且在上行链路操作与下行链路操作之间没有波束对应的情况下对所述无线接口进行操作；以及
向所述无线网络的网络接入节点(110)发送所述无线通信设备未使用波束对应的消息。
9.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括检测所述预定条件不再存在，并且作为响应，激活波束对应，并且向所述网络接入节点发送所述无线通信设备使用波束对应的消息。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述预定条件是上行链路数据负载和下行链路数据负载的不平衡高于预定阈值。
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括：通过以下中的至少一者来降低所述无线接口的功耗：针对比下行链路负载高的上行链路负载关闭接收链中的天线的一些波束成形元件，或者针对比上行链路负载高的下行链路负载关闭发送链中的天线的一些波束成形元件。
12.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述预定条件是信噪比高于预定阈值，或者
其中，所述预定条件是所述无线通信设备与所述网络接入节点之间的距离小于预定阈值。
13.根据权利要求8或9所述的方法，其中，要求所述无线通信设备以由通信标准定义的极化来对网络接入设备作出响应，所述无线通信设备在所述通信标准下进行操作，并且由所述无线通信设备进行的极化控制在所述无线接口的发送器的总功率范围内变化，并且所述预定条件是由所述无线通信设备以发送功率电平进行的极化控制不可能满足通信标准定义的极化。
14.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
对所述网络接入节点(110)的发送/接收点TRP(114)进行操作，所述TRP相对于无线通信设备(100)具有上行链路波束成形能力和下行链路波束成形能力，所述TRP的操作根据用于所述无线通信设备的波束对应来执行；
在所述TRP处，从所述无线通信设备接收所述无线通信设备未使用波束对应的消息；以及
响应于所述消息并且在所述TRP处，独立地将第一波束管理处理应用于与所述无线通信设备的上行链路，并且将第二波束管理处理应用于与所述无线通信设备的下行链路。
15.一种无线网络，所述无线网络包括：
根据权利要求1所述的无线通信设备；以及
网络接入节点的发送/接收点TRP(114)，所述TRP相对于所述无线通信设备(100)具有上行链路波束成形能力和下行链路波束成形能力；所述TRP包括控制电路(112)，所述控制电路被配置成控制所述TRP的操作，所述操作包括：
从所述无线通信设备接收所述无线通信设备未使用波束对应的消息；以及
独立地将第一波束管理处理应用于与所述无线通信设备的上行链路，并且将第二波束管理处理应用于与所述无线通信设备的下行链路。
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