CN113439395A - 用于在高频无线网络中使用旋转向量来进行波束管理的技术 - Google Patents

Abstract

呈现了用于无线通信系统中的波束管理的方法、系统、计算机可读介质和装置。在一些实施例中，可移动设备中的波束管理子系统选择第一天线阵列，并且使用第一天线阵列来形成第一波束以用于向基站或其他收发机发送通信信号和从基站或其他收发机接收通信信号。通信信号处理子系统经由第一波束接收第一通信信号。在可移动设备的移动之际，惯性导航子系统确定与该移动相关联的旋转向量。响应于惯性导航子系统确定旋转向量，波束管理子系统使用该旋转向量来选择第二天线阵列，并且使用第二天线阵列来形成指向基站的第二波束。通信信号处理子系统可以经由第二波束来接收第二通信信号。

Description

用于在高频无线网络中使用旋转向量来进行波束管理的技术

背景

1.领域

本公开的各方面涉及高频无线通信网络中的波束管理。

2.信息

在无线通信网络中，天线被用于在设备之间传送和接收信号。在低频和中频范围内，天线的辐射模式允许以所有或较宽的角度来传送和接收信号。然而，在使用高频时(诸如在毫米波(mmWave)通信网络(诸如第五代(5G)网络)中)，天线的辐射模式形成用于接收和传送信号的定向波束。为了在mmWave通信网络中在两个设备之间发送和接收信号，来自一个设备的定向波束必须朝向另一设备。

简要概述

一个或多个计算机的系统可被配置成藉由具有安装在该系统上的在操作中使得该系统执行动作的软件、固件、硬件或其组合来执行特定的操作或动作。一个或多个计算机程序可被配置成藉由包括在由数据处理装置执行时使该装置执行动作的指令来执行特定的操作或动作.一个一般方面包括一种用于波束管理的方法。该方法可包括选择可移动设备的第一天线阵列。第一天线阵列可以由该可移动设备的波束管理子系统来选择。波束管理子系统可使用第一天线阵列来形成第一波束。第一波束可以指向(即，朝向)收发机(例如，基站)。第一波束可被用于从收发机接收第一通信信号。可移动设备的惯性导航子系统可以确定与该可移动设备的移动相关联的旋转向量。惯性导航子系统可包括一个或多个惯性导航传感器。响应于惯性导航子系统确定旋转向量，波束管理子系统可以使用旋转向量来从多个天线阵列中选择第二天线阵列。波束管理子系统可使用第二天线阵列和旋转向量来形成第二波束。第二波束可以指向收发机。第二波束可被用于从基站接收第二通信信号。这方面的其他实施例包括各自被配置成执行各方法的动作的对应的计算机系统、装置和记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序。

实现可包括以下特征中的一者或多者。在一些实施例中，形成第二波束包括使用旋转向量来计算收发机与可移动设备的相对方向。在一些实施例中，一个或多个惯性导航传感器包括加速度计、陀螺仪和磁力计中的一者或多者。在一些实施例中，旋转向量指示可移动设备的相对取向。在一些实施例中，旋转向量指示可移动设备的绝对取向。在一些实施例中，选择第二天线阵列包括使用旋转向量来将可移动设备的移动映射到可能波束子集。可能波束子集可包括第二波束。在一些实施例中，第一天线阵列和第二天线阵列是相同的天线阵列。在一些实施例中，第一天线阵列和第二天线阵列是不同的天线阵列。在一些实施例中，旋转向量表征可移动设备的旋转移动。旋转移动可包括翻滚、俯仰和偏航中的至少一者的变化。在一些实施例中，旋转向量表征可移动设备的旋转移动和可移动设备的平移移动。在一些实施例中，选择第二天线阵列包括使用旋转向量来预测可移动设备的未来取向。

在一些实施例中，选择第二天线阵列可包括使用旋转向量来计算收发机相对于可移动设备的方向。波束管理子系统可以进一步将收发机的方向映射到与天线阵列子集相关联的可能波束子集。波束管理子系统还可以扫描可能波束子集，以通过标识最强波束的配置参数来标识用于与收发机进行通信的最强波束。波束管理子系统随后可以通过设置相关联的天线阵列的配置参数来形成最强波束。所描述的技术的各实现可包括硬件、方法或过程、或者计算机可访问介质上的计算机软件。

附图简述

本公开的各方面通过示例来解说。在附图中，各个附图中相似的附图标记和符号根据某些示例实现指示相似元素。

参照以下附图来描述非限制性和非穷尽性方面。

图1解说了可纳入一个或多个实施例的可移动设备的简化图；

图2A和2B解说了根据一个或多个实施例的描绘天线阵列和示例波束的可移动设备在移动之前和之后的示图；

图3解说了根据一实施例的用于波束管理的方法的流程图；

图4解说了用户装备(UE)的实施例；

图5解说了计算机系统的实施例；

图6解说了基站的实施例。

详细描述

现在将参照形成实施例一部分的附图描述若干解说性实施例。尽管下面描述了可以实现本公开的一个或多个方面的特定实施例，但是可以使用其他实施例并且可以进行各种修改而不会脱离本公开的范围或所附权利要求的精神。

本文描述了用于在高频无线网络中使用旋转向量来进行波束管理的一些示例技术。这些技术可以在用户装备(“UE”)或任何其他合适的可移动设备、基站和/或其他设备处实现。

可移动设备可包括移动电话、智能电话、平板或其他移动计算机、便携式游戏设备、个人媒体播放器、个人导航设备、可穿戴设备、车载设备、货运跟踪设备或任何其他电子设备。可移动设备的波束管理被用于保持通信信号的信号强度质量。当可移动设备移动(例如，旋转、移位等)时，利用天线阵列形成的定向波束可能停止指向基站(或收发机或可移动设备与之通信的任何其他设备)，并且信号可能由于这种移动而降级。波束管理算法扫描可用波束以优化用于在任何给定时间与基站通信的波束。这种优化可快速而频繁地发生(例如，100赫兹)。使用惯性导航传感器，可以生成旋转向量以确定可移动设备的移动。旋转向量可被用于通过减少处理时间和减少与针对优化过程所执行的扫描相关的带宽来增强优化。此外，在没有旋转向量来发起优化的情况下，信号降级可被用于触发优化。通过使用旋转向量，信号保持较强和经优化，因为可移动设备的移动将在信号降级之前触发优化过程。虽然本文描述为可移动设备与基站之间的通信，但是该通信可以在可移动设备与第二可移动设备(诸如UE)之间。当一个可移动设备移动时，它与另一可移动设备之间的信号可能降级。因此，本文所描述的技术也可以应用于两个可移动设备之间。注意，如果这两个可移动设备之间的距离显著(例如，四十米)，则第二可移动设备的平移(例如，平移了一米/秒)将导致可容忍误差(例如，一点四(1.4)度)。换言之，只要这两个可移动设备之间的距离高于阈值，则误差将低于可容忍阈值。

天线阵列(也称为相控阵列天线)包括各自具有移相器的多个辐射单元(例如，天线)。定向波束通过对从每个辐射元件发射的信号进行移相来形成。从每个辐射元件发射的信号可以提供与从其他辐射元件发射的其他信号的相长或相消干涉。从每个辐射元件发射的信号的幅度也可能影响相长或相消干涉。这种干涉使波束转向期望的方向。因此，从天线阵列发射的波束可以与天线阵列成一角度发射。例如，如图2A和2B中所示，从天线阵列210发射的波束240与天线阵列210成九十(90)度角。波束可被配置成与天线阵列210成从约三十(30)度到约一百五十(150)度角发射，以使得波束的视野可以是约一百二十(120)度。

图1解说了可纳入一个或多个实施例的可移动设备100的简化图。可移动设备100可包括波束管理子系统110、惯性导航子系统115和通信信号处理子系统120。可移动设备100可以是任何合适的移动电子设备。例如，可移动设备100可以是智能电话、平板设备、膝上型计算机、智能手表、货运跟踪设备等。

可移动设备100可具有图1的简化图中未描绘的其他组件和/或子系统。例如，可移动设备100可以是UE(诸如图4的UE 400)。此外，可移动设备100可以是任何可移动或移动的电子设备(诸如图5的计算机系统500)。作为附加组件的示例，可移动设备100将包括如图2A和2B所示的天线阵列(也称为相位阵列)。天线阵列被用于生成用于在可移动设备100与基站或无线通信网络上的其他设备之间进行通信的波束。另一设备可以是任何接收机、发射机或收发机，诸如举例而言基站或第二可移动设备(例如，货运跟踪收发机、UE等)。在高频处(包括使用mmWave通信的第五代(5G)网络)，天线阵列辐射模式是取决于方向的波束。因此，来自天线阵列的波束在指向(即，朝向或面向)可移动设备100正在与之通信的另一设备(例如，基站、客户端装备、其他可移动设备(诸如UE)等)时工作良好。随着波束由于可移动设备100的移动而移动，该波束可能不再指向另一设备，并且在这两个设备之间的信号接收和传输可能相应地降级。当信号降级时，可移动设备100可能不再能够在通信网络上进行通信，因为它在不调整使用哪个天线阵列和/或形成新波束的情况下可能无法经由波束来向基站发送或从基站接收通信信号。

惯性导航子系统115可包括用于标识、检测和/或报告可移动设备100的移动的组件。惯性导航子系统115可包括硬件组件(诸如惯性导航传感器140)和软件组件(诸如旋转向量生成模块145)。软件组件可包括存储在可移动设备100的存储器中的指令，这些指令可由可移动设备100的一个或多个处理器执行以执行所描述的功能性。虽然惯性导航子系统115被描绘为具有旋转向量生成模块145和惯性导航传感器140，但是惯性导航子系统115可具有任何数目的模块和组件。更多或更少的模块和组件可被用于促成关于惯性导航子系统115所描述的功能性。

惯性导航传感器140可包括能够检测可移动设备110的移动、向旋转向量生成模块145报告可移动设备的移动和/或确定旋转向量的任何硬件、软件和/或固件(包括传感器)。示例惯性导航传感器140可包括加速度计、磁力计和陀螺仪。一个或多个惯性导航传感器140可被用于检测、标识、测量和/或报告可移动设备100的移动。

描述为由旋转向量生成模块145执行的功能性可以在软件模块、固件模块、硬件和/或惯性导航传感器140的一部分中实现。旋转向量生成模块145可以负责生成表征可移动设备100的移动的旋转向量。例如，旋转向量可以表征可移动设备100的位置变化。这种相对位置变化可以由旋转向量来表征，该旋转向量可以指示可移动设备100的翻滚、俯仰和/或偏航的变化。在一些实施例中，除了可移动设备的旋转移动之外，旋转向量生成模块145还可以表征平移移动。在一些实施例中，旋转向量可以定义可移动设备100在移动之后的绝对位置而不是相对位置变化。例如，可移动设备100的绝对位置可由旋转向量来表征，该旋转向量包括相对于固定(x,y,z)坐标系的绝对翻滚、俯仰和偏航位置。在一些实施例中，旋转向量生成模块145或生成旋转向量的功能性可以在单独的模块中或纳入一个或多个惯性导航传感器140中。不管功能性实现的位置如何，都可以向波束管理子系统110提供旋转向量。

惯性导航子系统115可以快速且频繁地更新旋转向量。例如，旋转向量可以以100赫兹生成。在一些实施例中，可以以例如10赫兹与200赫兹之间的任何频率生成旋转向量。所生成的每个旋转向量可被提供给映射模块125以供波束管理子系统110利用。

波束管理子系统110可以是负责在任何给定时间选择天线阵列并且形成或选择波束以用于通信的子系统。波束管理子系统110可包括硬件组件、软件组件、固件组件或其组合。软件组件可包括存储在可移动设备100的存储器中的指令，这些指令可由可移动设备100的一个或多个处理器执行以执行所描述的功能性。因为可移动设备100的移动可导致信号降级(因为波束不再朝向或指向基站)，所以波束管理子系统110可以不断地修改正被使用的波束(即，执行波束优化)。例如，天线阵列的参数可被修改以在可移动设备100移动时引导波束继续指向基站，或者不同的天线阵列可被激活以形成指向基站的不同波束。波束管理子系统110可以使用扫描算法来扫描每个天线阵列处的可能波束，直到标识出经优化(即，最佳或最强)的信号。在一些实施例中，基站和可移动设备100的波束管理子系统110进行通信以交换关于使用各种天线阵列的不同传输方向的强度的信息以选择经优化的信号。一旦标识出经优化的信号，波束管理子系统110可以选择与该经优化的信号相关联的天线阵列，并且使用具有恰适的参数值的所选天线阵列来形成波束以获得经优化的信号。在天线阵列处形成波束可包括设置天线阵列中的每个天线的参数以在期望方向上形成波束。参数可包括由每个发射机传送的每个信号的相位和幅度。

波束管理子系统110可包括映射模块125。映射模块125可以是软件组件。映射模块125可以在优化过程期间用于映射旋转向量。映射模块125可以从惯性导航子系统115接收旋转向量。每当接收到旋转向量时，可以触发波束管理子系统110以执行波束优化，包括选择天线阵列和形成新波束。由旋转向量进行的此类触发可以确保可移动设备100保持强信号。在没有由旋转向量进行的触发的情况下，触发可以是信号降级。如果仅在信号降级之际触发波束优化，则可移动设备100的用户可能经历较差的性能。通过使用来自惯性导航子系统115的旋转向量，用户避免了由于信号降级而引起的性能问题，因为惯性导航子系统115可以在信号即将降级之前更新移动以触发波束优化。因此，当映射模块125接收到旋转向量时，映射模块125使用该旋转向量来确定支持将指向或朝向基站的波束的一个或多个天线阵列。例如，映射模块125可以使用旋转向量来计算基站与可移动设备的相对方向。映射模块125可以知晓基站相对于可移动设备100在其先前定位处的位置。使用旋转向量和基站在先前定位处的位置，映射模块125可以计算基站与可移动设备的相对方向。基于该信息，映射模块可以标识可支持指向基站的波束的一个或多个天线阵列。例如，旋转向量可以提供与先前位置的翻滚、俯仰和/或偏航的相对变化。映射模块125可以使用该相对变化来确定基站相对于可移动设备100的相对位置。映射模块125可使用基站的相对位置来映射可支持可用于与基站通信的波束的天线阵列。在一些实施例中，可移动设备100的所预测未来位置可被用于确定基站将相对于可移动设备100基于旋转向量的所预测位置的位置。例如，如果旋转向量更新速度可低于阈值，则可以使用所预测的未来位置。

天线选择模块130可以接收所标识的一个或多个天线阵列以选择单个天线阵列，并且使用指向基站的天线阵列来形成波束。天线选择模块130可以是软件组件。天线选择模块130可以使用所标识的天线阵列来扫描可从那些天线阵列获得的波束以标识哪个波束将提供用于在可移动设备100与基站之间接收和传送通信信号的最强信号。天线选择模块130可基于扫描来选择将提供最强信号的天线阵列。扫描可包括在可移动设备100的每个天线阵列上发送和/或接收信号，使用每个天线的相位配置来优化可移动设备上的天线阵列的角度，或其组合。在一些实施例中，如果没有波束将支持足够强的信号(即，超过阈值信号强度的波束)，则可以扫描其他毗邻天线阵列的波束以找到最佳信号。通过使用旋转向量信息来扫描可生成潜在地指向基站的波束的天线阵列，系统性能优于使用信号降级作为触发来扫描所有天线阵列以获得经优化信号的系统。在天线选择模块130选择天线阵列并且已经标识出将向基站提供最佳信号接收和传输的波束之后，天线选择模块可以向波束形成模块135提供信息。

波束形成模块135可以为所选天线阵列的每个发射机设置参数(例如，相位和幅度)。波束形成模块135可以是软件组件。天线阵列(如在图3中更详细地看到的)具有多个天线。每个天线可具有参数，以使得天线阵列一起工作以形成波束。波束形成模块135可以设置参数并且利用这些参数来激活天线阵列以及相应地停用先前使用的天线阵列和/或用于最后使用的波束的参数。所选参数可以基于在扫描期间接收到的信息。通过设置参数并且激活天线阵列，波束形成模块135生成用于与基站传送和接收通信信号的波束。

通信信号处理子系统120可以传送和/或接收经由活跃天线阵列和对应波束传送和/或接收的通信信号。通信信号可以是在无线通信网络上使用的任何合适的通信信号(诸如5G、第四代(4G)、第三代(3G)、长期演进(LTE)、WiMax、通用移动电信服务(UMTS)、全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)等)。通信信号处理子系统120可以利用天线阵列和波束来接收和传送通信信号。

在使用中，可移动设备100可以能够利用收发机(例如，基站)来发送和接收通信信号。可移动设备100可具有多个天线阵列，其中之一是活跃的，其波束指向收发机以用于传送和接收通信信号。为了获得初始通信信号，波束管理子系统110的天线选择模块130可以对所有天线阵列上可用的所有波束执行初始扫描以标识其与收发机之间的最强信号以进行通信。一旦标识出最强信号，波束管理子系统110的波束形成模块135可以设置配置参数以形成波束并且激活天线阵列以生成最强波束。在建立通信之后，可移动设备100可以被移动(例如，从用户的口袋到用户的耳朵以接听传入可移动设备100的呼叫)。移动可以由惯性导航传感器140来检测。惯性导航传感器140可以向旋转向量生成模块145提供移动信息。旋转向量生成模块145可以生成表征移动的旋转向量，并且将该旋转向量提供给波束管理子系统110的映射模块125。映射模块125可以使用旋转向量来标识收发机与可移动设备100的相对位置。例如，映射模块125可以通过使用先前波束信息来知晓收发机先前所在的位置以及使用旋转向量来确定收发机在现在可移动设备100已经移动时相对于可移动设备100的位置来计算收发机相对于可移动设备100的方向。映射模块125可以将计算出的收发机的方向映射到可形成将指向或朝向收发机的波束(即，可能波束子集)的天线阵列子集。换言之，映射模块125可以将基于所标识的基站的相对位置使用旋转向量的移动映射到在恰适的方向上(即，指向基站)的波束列表。波束列表可以各自具有相关联的天线阵列。天线选择模块130可以扫描波束列表以标识哪个波束是最佳的(即，将提供最强信号)。扫描可包括利用每个波束向/从收发机传送和/或接收信号以找到最强的波束。为了使用每个波束来传送和/或接收信号，用于与波束相关联的每个天线阵列的配置参数可被设置为临时形成波束以用于扫描目的。天线选择模块130可以选择最强波束和相关联的天线阵列。波束形成模块135可以随后激活所选天线阵列并且设置恰适的配置参数以生成最强波束以用于通信。通信信号处理子系统120可以接收经由波束接收到的通信信号以用于处理。

惯性导航子系统115可以以例如100赫兹的速度和频率提供旋转向量。因此，在用户从该用户的口袋取出他或她的可移动设备100(例如，智能电话)与将其移动到用户的耳朵以例如接听呼叫之间可以多次执行上述过程(以感测移动、选择不同波束、以及激活波束)。

图2A解说了基站265以及进一步描绘天线阵列205、210、215、220、225和235和示例波束235、240、245、250、255和260的可移动设备100的示图200。

可移动设备100被描绘为在可移动设备100的每个表面上具有天线阵列205、210、215、220、225和230。然而，可移动设备100可具有更多或更少的天线阵列205、210、215、220、225和230。天线阵列205、210、215、220、225和230可以是无线通信天线432。在一些实施例中，每个表面上可以存在更多的天线阵列205、210、215、220、225和230。在一些实施例中，每个表面上可以不存在天线阵列205、210、215、220、225和230。图2A中描绘的天线阵列205、210、215、220、225和230各自包括三个天线。在一些实施例中，每个天线阵列205、210、215、220、225和230可具有每天线阵列205、210、215、220、225和230更多或更少的个体天线。在一些实施例中，天线阵列205、210、215、220、225和235可具有各个天线阵列205、210、215、220、225和230中不同数目的个体天线。例如，天线阵列205可具有三个个体天线，但是天线阵列225可具有六个个体天线。

波束235、240、245、250、255和260描绘了针对每个天线阵列205、210、215、220、225和230的示例波束。在示例可移动设备100中，波束235与天线阵列205相关联，波束240与天线阵列210相关联，波束245与天线阵列215相关联，波束250与天线阵列220相关联，波束255与天线阵列相关联225，并且波束260与天线阵列230相关联。例如，天线阵列205的参数可被配置成生成波束235。在该示例中，由天线阵列210生成的波束240指向基站265。

图2A中还包括的是对翻滚、俯仰和偏航的指示。作为示例，绕方向箭头275的旋转可以指示翻滚。绕方向箭头280的旋转可以指示俯仰。绕方向箭头285的旋转可以指示偏航。

图2B解说了基站265以及由于其已被移动而定向在不同的方向上的可移动设备100的示图270。使用图2A和2B的示例，用户可能已经将可移动设备从图2A中解说的位置(位置一)旋转到图2B中解说的位置(位置二)。基站265保持在固定位置。使用方向箭头275、208、285，已经发生了翻滚变化。在从位置一移动到位置二之际，惯性导航传感器140可以检测和捕捉移动(即，翻滚变化)。旋转向量生成模块145可以随后生成旋转向量来表征移动。映射模块125可以接收旋转向量并且映射该旋转向量以将天线阵列225标识为可能能够生成指向基站265的波束的至少一个天线阵列。在一些实施例中，可以使用天线阵列225来生成多个波束255。在一些实施例中，取决于可移动设备100的取向，其他天线阵列也可以被标识为可能的天线阵列。例如，天线阵列210和天线阵列215也可以被标识。天线选择模块130可以扫描来自天线阵列225的可能波束以标识最优或最佳波束，其可以是波束255。波束形成模块135可以激活天线阵列225并且使用天线阵列225来生成波束255。通信信号处理子系统120可以随后获得并处理经由波束255从基站265接收到的通信信号。

图3是根据一实施例的用于波束管理的方法300的流程图。可以注意，如同所附附图一样，图3是作为非限定性示例来提供的。其他实施例可取决于期望的功能性而变化。例如，方法300中解说的功能块可以被组合、分离或重新布置以容适不同的实施例。方法300可由可移动设备(诸如图1的可移动设备100、图4的UE 400、和/或图5的计算机系统500)来执行。用于执行方法300的功能性的装置可包括可移动设备(诸如图4的UE 400或图5的计算机系统500)的硬件和/或软件装置。

框310处的功能性包括选择可移动设备的多个天线阵列中的第一天线阵列。例如，第一天线阵列(例如，图2A的天线阵列210)可被选择以生成指向基站(例如，图2A的基站265)的波束(例如，图2A的波束240)以建立或维持通信信号交换。用于在框310处执行功能性的装置可包括例如天线选择模块130和/或可移动设备100的其他硬件和/或软件组件，如本文所描述。

在框320处的功能性包括使用第一天线阵列来形成第一波束，其中第一波束指向基站。例如，第一天线阵列参数可被配置成形成用于与基站(例如，图2A的基站265)交换通信信号的第一波束(例如，图2A的波束240)。用于在框320处执行功能性的装置可包括例如波束形成模块135和/或可移动设备100的其他硬件和/或软件组件，如本文所描述。

在框330处的功能性包括经由第一波束从基站接收第一通信信号。用于在框330处执行功能性的装置可包括例如通信信号处理子系统120、天线阵列205、210、215、220、225和230、和/或可移动设备100的其他硬件和/或软件组件，如本文所述。

在框340处的功能性包括使用惯性导航传感器来确定与可移动设备的移动相关联的旋转向量。如先前所描述的，可移动设备可以旋转地和/或平移地移动。惯性导航传感器(例如，加速度计、陀螺仪和/或磁力计)可以检测和测量可移动设备的移动。可以生成表征可移动设备的旋转移动(例如，翻滚、俯仰和/或偏航)的旋转向量，并且还可以生成表征可移动设备的平移移动的信息。例如，图2A的可移动设备100可以改变到图2B中描绘的位置。旋转向量可以表征移动。在一些实施例中，旋转向量指示可移动设备与该可移动设备的先前取向相比的相对取向(例如，翻滚、俯仰和/或偏航的变化)。在一些实施例中，旋转向量可以指示可移动设备的绝对取向。例如，使用固定坐标系的翻滚、俯仰和偏航坐标可以指示可移动设备的绝对取向。在一些实施例中，旋转向量可以表征可移动设备的基于所捕捉的移动的所预测的未来移动。例如，可移动设备的方向和速度和/或加速度可以指示该可移动设备的未来位置。在一些实施例中，可以使用所预测的位置而不是检测到的位置。用于在框340处执行功能性的装置可包括例如惯性导航传感器140、旋转向量生成模块145、惯性导航子系统115和/或可移动设备100的其他硬件和/或软件组件，如本文所描述。

在框350处的功能性包括响应于确定旋转向量，选择可移动设备的多个天线阵列中的第二天线阵列，并且使用第二天线阵列来形成第二波束，其中第二波束指向基站。例如，旋转向量可被用于确定基站相对于可移动设备在移动之后的取向的位置。例如，旋转向量可被用于基于新位置来确定可移动设备的取向。该取向可被映射以标识可能波束子集及其相关联的天线阵列，这些天线阵列可被用于生成指向基站的波束。一旦标识出可能波束子集，就可以扫描可能的波束以标识经优化(即，最佳或最强)信号，其被用于选择可用于获得经优化信号的天线阵列(例如，图2B的天线阵列225)和波束(例如，图2B的波束255)。可以激活天线阵列并且设置恰适的配置以形成指向基站(例如，图2B的基站265)的所选波束。在一些实施例中，可移动设备的移动可以使得与第一天线阵列相同的天线阵列可以用于第二天线阵列。例如，如果移动导致相同的天线阵列仍然生成朝向基站定位的最佳波束，则与用于生成第一波束(在移动之前)的天线阵列相同的天线阵列可被用于生成第二波束(在移动之后)。在一些实施例中，不同的天线阵列可被用于第二波束。用于在框350处执行功能性的装置可包括例如映射模块125、天线选择模块130、波束形成模块135、波束管理子系统110和/或可移动设备100的其他硬件和/或软件组件，如本文所述。

在框360处的功能性包括经由第二波束从基站接收第二通信信号。用于在框330处执行功能性的装置可包括例如通信信号处理子系统120、天线阵列205、210、215、220、225和230、和/或可移动设备100的其他硬件和/或软件组件，如本文所述。

图4解说了UE 400的实施例，UE 400可以如本文所描述的实施例中所描述的并且与图1-3相关联地利用。应当注意，图4仅旨在提供UE 400的各种组件的一般性解说，UE 400的各种组件中的任一者或全部可以被恰适地利用。换言之，因为UE可在功能性上广泛地变化，所以它们可以仅包括图4中所示的组件的一部分。可以注意，在一些实例中，由图4所解说的组件可被局部化到单个物理设备和/或在可设置在不同物理位置处的各种联网设备之间分布。

UE 400被示为包括可经由总线405电耦合(或者可以恰适地以其他方式处于通信)的硬件元件。硬件元件可以包括(诸)处理单元410，其可以包括但不限于一个或多个通用处理器、一个或多个专用处理器(诸如数字信号处理(DSP)芯片、图形加速处理器、专用集成电路(ASIC)等等)、和/或其他处理结构或装置，它们可被配置成执行本文中所描述的一种或多种方法。如图4中所示，一些实施例可取决于期望的功能性而具有单独的DSP 420。UE 400还可以包括一个或多个输入设备470以及一个或多个输出设备415，该一个或多个输入设备470可包括但不限于：一个或多个触摸屏、触摸板、话筒、按键、拨号盘、开关等等；该一个或多个输出设备415可包括但不限于一个或多个显示器、发光二极管(LED)、扬声器等等。

UE 400还可包括无线通信接口430，该无线通信接口430可以包括但不限于调制解调器、网卡、红外通信设备、无线通信设备、和/或芯片组(诸如

设备、IEEE 802.11设备、IEEE 802.15.4设备、WiFi设备、WiMAX^TM设备、蜂窝通信设施等)等等，它们可以使得UE400能够如本文中关于图1-3所描述的那样经由网络进行通信。无线通信接口430可以准许与网络、eNB、ng-eNB、gNB、和/或其他网络组件、计算机系统、和/或本文中描述的任何其他电子设备传达数据。可以经由发送和/或接收无线信号434的一个或多个无线通信天线432来执行通信。

取决于期望的功能性，无线通信接口430可以包括单独的收发机以与基站(例如，eNB、ng-eNB、和/或gNB)和其它地面收发机(诸如无线设备和接入点)进行通信。UE 400可以与不同的数据网络进行通信，这些数据网络可以包括各种网络类型。例如，无线广域网(WWAN)可以是码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交频分多址(OFDMA)网络、单载波频分多址(SC-FDMA)网络、WiMAX(IEEE 802.16)等等。CDMA网络可以实现一种或多种无线电接入技术(RAT)，诸如cdma2000、宽带CDMA(WCDMA)等等。Cdma2000包括IS-95、IS-2000、和/或IS-856标准。TDMA网络可实现全球移动通信系统(GSM)、数字高级移动电话系统(D-AMPS)、或某种其他RAT。OFDMA网络可采用LTE、高级LTE、新无线电(NR)等等。在来自3GPP的文档中描述了5G、LTE、高级LTE、NR、GSM、以及WCDMA。Cdma2000在来自名为“第三代伙伴项目2”(3GPP2)的组织的文献中描述。3GPP和3GPP2文献是公众可获取的。无线局域网(WLAN)也可以是IEEE 802.11x网络，而无线个域网(WPAN)可以是蓝牙网络、IEEE802.15x或某个其他类型的网络。本文中所描述的技术也可被用于WWAN、WLAN、和/或WPAN的任何组合。

UE 400可进一步包括(诸)传感器440。此类传感器可包括但不限于一个或多个惯性传感器(例如，(诸)加速度计、(诸)陀螺仪、和或其它惯性测量单元(IMU)、(诸)相机、(诸)磁力计、指南针、(诸)高度计、(诸)麦克风、(诸)邻近度传感器、(诸)光传感器、气压计等，其中一些可被用于补充和/或促成本文中所描述的功能性。

UE 400的各实施例还可以包括GNSS接收机480，其能够使用GNSS天线482(在一些实现中可以与(诸)天线432组合)从一个或多个GNSS卫星(例如，SV 190)接收信号484。此类定位可被用来补充和/或纳入本文中所描述的技术。GNSS接收机480可使用常规技术从GNSS系统(诸如全球定位系统(GPS)、伽利略、GLONASS、指南针、日本上方的准天顶卫星系统(QZSS)、印度上方的印度地区性导航卫星系统(IRNSS)、中国上方的北斗等)的GNSS SV(例如，SV 190)提取UE 400的定位。此外，GNSS接收机480可使用与一个或多个全球性和/或地区性导航卫星系统相关联或者以其他方式被启用以与一个或多个全球性和/或区域性导航卫星系统联用的各种扩增系统(例如，基于卫星的扩增系统(SBAS))。作为示例而非限定，SBAS可包括提供完整性信息、差分校正等的扩增系统，诸如举例而言广域扩增系统(WAAS)、欧洲对地静止导航覆盖服务(EGNOS)、多功能卫星扩增系统(MSAS)、GPS辅助地理扩增导航或GPS和地理扩增导航系统(GAGAN)等。由此，如本文中所使用的，GNSS可包括一个或多个全球性和/或地区性导航卫星系统和/或扩增系统的任何组合，并且GNSS信号可包括GNSS、类GNSS、和/或与此类一个或多个GNSS相关联的其他信号。

UE 400可进一步包括存储器460和/或与存储器460处于通信。存储器460可包括但不限于本地和/或网络可访问存储、磁盘驱动器、驱动器阵列、光学存储设备、固态存储设备(诸如随机存取存储器(“RAM”)和/或只读存储器(“ROM”))，其可以是可编程的、可快闪更新的等等。此类存储设备可被配置成实现任何恰适的数据存储，包括但不限于各种文件系统、数据库结构、和/或诸如此类。

UE 400的存储器460还可包括软件元件(未示出)，这些软件元件包括操作系统、设备驱动程序、可执行库、和/或其他代码(诸如一个或多个应用程序)，这些软件元件可包括由各个实施例提供的计算机程序、和/或可被设计成实现由其他实施例提供的方法、和/或配置由其他实施例提供的系统，如本文中所描述的。仅作为示例，关于以上讨论的功能性描述的一个或多个规程可被实现为可由UE400执行的代码和/或指令(例如，使用(诸)处理单元410)。在一方面，那么此类代码和/或指令可以被用来配置和/或适配通用计算机(或者其他设备)来执行根据所描述的方法的一个或多个操作。

图5是计算机系统500的实施例的框图，其可以整体地或部分地被用于提供如在本文的实施例中描述的一个或多个网络组件(例如，可移动设备100)的功能。应注意，图5仅旨在提供各种组件的一般化解说，可恰适地利用其中任何或全部组件。因此，图5宽泛地解说了如何以相对分开或相对更集成的方式来实现个体系统元件。另外，可以注意到，由图5所解说的组件可被局部化成单个设备和/或分布在可被布置在不同地理位置处的各种联网设备之中。

计算机系统500被示为包括可经由总线505来电耦合(或者可以恰适地以其他方式处于通信)的硬件元件。硬件元件可以包括(诸)处理单元510，其可以包括但不限于一个或多个通用处理器、一个或多个专用处理器(诸如数字信号处理芯片、图形加速处理器、专用集成电路(ASIC)等等)、和/或其他处理结构或装置，它们可被配置成执行本文中所描述的一种或多种方法。计算机系统500还可包括：一个或多个输入设备515，其可包括但不限于鼠标、键盘、相机、话筒等等；以及一个或多个输出设备520，其可包括但不限于显示器设备、打印机等等。

计算机系统500可进一步包括一个或多个非瞬态存储设备525(和/或与该一个或多个非瞬态存储设备525处于通信)，其可包括但不限于本地和/或网络可访问存储，和/或可包括但不限于磁盘驱动器、驱动器阵列、光学存储设备、固态存储设备(诸如随机存取存储器(“RAM”)和/或只读存储器(“ROM”))，它们可以是可编程的、可快闪更新的、等等。此类存储设备可被配置成实现任何恰适的数据存储，包括但不限于各种文件系统、数据库结构、和/或诸如此类。此类数据存储可包括数据库和/或用于存储和管理要经由中枢被发送给一个或多个设备的消息和/或其他信息的其他数据结构，如本文描述的。

计算机系统500还可包括通信子系统530，其可包括由无线通信接口533管理和控制的无线通信技术、以及有线技术(诸如以太网、同轴通信、通用串行总线(USB)等)。无线通信接口533可经由(诸)无线天线550来发送和接收无线信号555(例如，根据第五代新无线电(5G NR)或LTE的信号)。由此，通信子系统530可包括调制解调器、网卡(无线或有线)、红外通信设备、无线通信设备、和/或芯片组等等，它们可以使得计算机系统500能够在本文中所描述的通信网络中的任何或全部通信网络上与相应网络上的任何设备(包括用户装备(UE)、其他计算机系统(例如，可移动设备100)、和/或本文中描述的任何其他电子设备)通信。因此，通信子系统530可被用于如本文的实施例中描述地接收和发送数据。

在许多实施例中，计算机系统500将进一步包括工作存储器535，其可包括RAM或ROM设备，如上文描述的。被示为位于工作存储器535内的软件元件可包括操作系统540、设备驱动程序、可执行库、和/或其他代码(诸如一个或多个应用545)，这些软件元件可包括由各种实施例提供的计算机程序、和/或可被设计成实现由其他实施例提供的方法和/或配置由其他实施例提供的系统，如本文中所描述的。仅作为示例，关于上文讨论的(诸)方法所描述的一个或多个规程可被实现为可由计算机(和/或计算机内的处理单元)执行的代码和/或指令；在一方面，此类代码和/或指令随后可被用来配置和/或适配通用计算机(或其他设备)以根据所描述的方法来执行一个或多个操作。

这些指令和/或代码的集合可被存储在非瞬态计算机可读存储介质(诸如上文描述的(诸)存储设备525)上。在一些情形中，存储介质可被纳入计算机系统(诸如计算机系统500)内。在其他实施例中，存储介质可以与计算机系统分开(例如，可移动介质，诸如光碟)，和/或可被提供在安装包中，以使得存储介质可被用来对存储有指令/代码的通用计算机进行编程、配置和/或适配。这些指令可以采取可执行代码的形式(其可由计算机系统500执行)和/或可以采取源代码和/或可安装代码的形式，这些指令在计算机系统500上编译和/或安装(例如，使用各种通用编译器、安装程序、压缩/解压缩实用程序等)之际，则采取可执行代码的形式。

图6解说了基站600的实施例，其可以如本文所描述的(例如，与图1-3相关联地)被利用。应注意，图6仅旨在提供各种组件的一般化解说，可恰适地利用其中任何或全部组件。在一些实施例中，基站600可以对应于gNB、ng-eNB、和/或eNB，如本文以上所描述。

基站600被示为包括可经由总线605来电耦合(或者可以恰适地以其他方式处于通信)的硬件元件。硬件元件可以包括处理单元610，其可以包括但不限于一个或多个通用处理器、一个或多个专用处理器(诸如DSP芯片、图形加速处理器、ASIC等等)、和/或其他处理结构或装置。如图6中所示，一些实施例可取决于期望的功能性而具有单独的DSP 620。根据一些实施例，可以在(诸)处理单元610和/或无线通信接口630(下面所讨论的)中提供基于无线通信的位置确定和/或其他确定。基站600还可以包括一个或多个输入设备以及一个或多个输出设备，该一个或多个输入设备可包括但不限于键盘、显示器、鼠标、话筒、按键、拨号盘、开关等等；该一个或多个输出设备可包括但不限于显示器、发光二极管(LED)、扬声器等等。

基站600还可包括无线通信接口630，该无线通信接口630可包括但不限于调制解调器、网卡、红外通信设备、无线通信设备和/或芯片组(诸如

设备、IEEE 802.11设备、IEEE 802.15.4设备、WiFi设备、WiMAX设备、蜂窝通信设施等)等等，它们可以使基站600能够如本文所描述的那样进行通信。无线通信接口630可以准许向UE、其他基站(例如，eNB、gNB和/或ng-eNB)、和/或其他网络组件、计算机系统、和/或本文中描述的任何其他电子设备传达数据和信令。可以经由发送和/或接收无线信号634的一个或多个无线通信天线632来执行通信。

基站600还可包括网络接口680，其可包括对有线通信技术的支持。网络接口680可以包括调制解调器、网卡、芯片组等等。网络接口680可以包括一个或多个输入和/或输出通信接口，以准许与网络、通信网络服务器、计算机系统和/或本文所描述的任何其他电子设备交换数据。

在许多实施例中，基站600将进一步包括存储器660。存储器660可包括但不限于本地和/或网络可访问存储、磁盘驱动器、驱动器阵列、光学存储设备、固态存储设备(诸如RAM和/或ROM)，其可以是可编程的、可快闪更新的等等。此类存储设备可被配置成实现任何恰适的数据存储，包括但不限于各种文件系统、数据库结构、和/或诸如此类。

基站600的存储器660还可包括软件元件(图6中未示出)，这些软件元件包括操作系统、设备驱动程序、可执行库、和/或其他代码(诸如一个或多个应用程序)，这些软件元件可包括由各种实施例提供的计算机程序、和/或可被设计成实现由其他实施例提供的方法、和/或配置由其他实施例提供的系统，如本文中所描述的。仅作为示例，关于以上讨论的方法描述的一个或多个规程可被实现为存储器660中的可由基站600(和/或基站600内的(诸)处理单元610或DSP 620)执行的代码和/或指令。在一方面，那么此类代码和/或指令可以被用来配置和/或适配通用计算机(或者其他设备)来执行根据所描述的方法的一个或多个操作。

将对本领域技术人员显而易见的是，可根据具体要求来作出实质性变型。例如，也可使用定制的硬件，和/或可在硬件、软件(包括便携式软件，诸如小应用程序等)、或两者中实现特定元素。此外，可以采用到其他计算设备(诸如网络输入/输出设备)的连接。

参照附图，可包括存储器的组件可包括非瞬态机器可读介质。如本文所使用的术语“机器可读介质”、“计算机可读介质”、“计算机可读存储器设备”和“机器可读媒介”是指参与提供使机器以特定方式操作的数据的任何存储介质。在上文提供的实施例中，在向处理单元和/或其他设备提供指令/代码以供执行时可能涉及各种机器可读介质。附加地或替换地，机器可读介质可以被用于存储和/或携带此类指令/代码。在许多实现中，计算机可读介质是物理和/或有形存储介质。此类介质可采取许多种形式，包括但并不限于非易失性介质、易失性介质、和传输介质。计算机可读介质的常见形式包括例如：磁性和/或光学介质、穿孔卡片、纸带、具有孔图案的任何其他物理介质、RAM、PROM、EPROM、EEPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储器芯片或卡带、下文所描述的载波、或计算机能从其读取指令和/或代码的任何其他介质。

本文所讨论的方法、系统和设备是示例。各个实施例可恰适地省略、替代、或添加各种规程或组件。例如，参考某些实施例所描述的特征可在各种其他实施例中被组合。实施例的不同方面和要素可以按类似方式组合。本文中提供的附图的各种组件可被体现在硬件和/或软件中。而且，技术会演进，并且因此许多要素是示例，其不会将本公开的范围限定于那些特定示例。例如，第五代(5G)网络之后的未来网络可以实现本文中的实施例。

主要出于普遍使用的原因，将此类信号称为比特、信息、值、元素、码元、字符、变量、项、数量、数字等已证明有时是方便的。然而，应当理解，所有这些或类似术语要与恰适物理量相关联且仅仅是便利性标签。除非另外具体声明，否则如从以上讨论显而易见的，应领会，贯穿本说明书，利用诸如“处理”、“计算”、“演算”、“确定”、“查明”、“标识”、“关联”、“测量”、“执行”等术语的讨论是指特定装置(诸如专用计算机或类似的专用电子计算设备)的动作或过程。因此，在本说明书的上下文中，专用计算机或类似的专用电子计算设备能够操纵或变换通常表示为该专用计算机或类似的专用电子计算设备的存储器、寄存器、或其他信息存储设备、传输设备、或显示设备内的物理量、电子量、电气量或磁性量的信号。可以理解，通用计算机可以藉由安装和执行实施此类以上描述的动作或过程(诸如举例而言，图3中描述的方法)的软件/代码/可执行指令而变成专用计算机。

如本文中所使用的术语“和”和“或”可包括可至少部分地取决于使用此类术语的上下文的各种含义。通常，术语“或”如果被用于关联一列表(例如，A、B或C)，则旨在(并且可以)表示A、B和C(这里使用的是包含性的含义)以及A、B或C(这里使用的是排他性的含义)。类似地，术语“和”如果被用于关联一列表(例如，A、B和C)，则旨在(并且可以)表示A、B和C(这里使用的是包含性的含义)以及A、B或C(这里使用的是排他性的含义)。另外，本文所使用的术语“一个或多个”可被用于描述单数形式的任何特征、结构或特性，或者可用于描述特征、结构或特性的某种组合。然而，应当注意，这仅是解说性示例，并且所要求保护的主题内容不限于此示例。此外，术语“中的至少一者”如果被用于关联一列表，诸如A、B或C，则可被解释为表示A、B和/或C的任何组合，诸如A、AB、AA、AAB、AABBCCC等。

已描述了若干实施例，应理解，可以使用各种修改、替换构造和等价物而不会脱离本公开的精神。例如，以上元件可以仅是较大系统的组件，其中例如其他规则可优先于各种实施例的应用或者以其他方式修改各种实施例的应用。此外，可以在考虑以上要素之前、期间或之后采取数个步骤。相应地，以上描述并不限制本公开的范围。

Claims (20)

1.一种用于波束管理的方法，所述方法包括：

使用可移动设备的波束管理子系统来选择所述可移动设备的多个天线阵列中的第一天线阵列；

使用所述波束管理子系统，使用所述第一天线阵列来形成第一波束，其中所述第一波束指向收发机；

在所述可移动设备处经由所述第一波束从所述收发机接收第一通信信号；

使用所述可移动设备的惯性导航子系统来确定与所述可移动设备的移动相关联的旋转向量，所述惯性导航子系统包括用于检测所述可移动设备的移动的一个或多个惯性导航传感器；

响应于由所述波束管理子系统从所述惯性导航子系统接收到所述旋转向量：

由所述波束管理子系统基于所述旋转向量来选择所述可移动设备的所述多个天线阵列中的第二天线阵列；以及

由所述波束管理子系统使用基于所述旋转向量的所述第二天线阵列来形成第二波束，其中所述第二波束指向所述收发机；以及

在所述可移动设备处经由所述第二波束从所述收发机接收第二通信信号。

2.如权利要求1所述的用于波束管理的方法，其中形成所述第二波束包括使用所述旋转向量来计算所述收发机与所述可移动设备的相对方向。

3.如权利要求1所述的用于波束管理的方法，其中所述一个或多个惯性导航传感器包括加速度计、陀螺仪和磁力计中的一者或多者。

4.如权利要求1所述的用于波束管理的方法，其中所述旋转向量指示所述可移动设备的相对取向。

5.如权利要求1所述的用于波束管理的方法，其中所述旋转向量指示所述可移动设备的绝对取向。

6.如权利要求1所述的用于波束管理的方法，其中选择所述第二天线阵列包括：

使用所述旋转向量来将所述可移动设备的移动映射到可能波束子集，所述可能波束子集包括所述第二波束。

7.如权利要求1所述的用于波束管理的方法，其中所述第一天线阵列和所述第二天线阵列是相同的天线阵列。

8.如权利要求1所述的用于波束管理的方法，其中所述旋转向量表征所述可移动设备的旋转移动，所述旋转移动包括翻滚、俯仰和偏航中的至少一者的变化。

9.如权利要求1所述的用于波束管理的方法，进一步包括：

使用所述可移动设备的所述惯性导航子系统来确定表征所述可移动设备的平移移动的信息，其中：

选择所述第二天线阵列进一步基于表征所述可移动设备的平移移动的所述信息；以及

形成所述第二波束进一步基于表征所述可移动设备的平移移动的所述信息。

10.如权利要求1所述的用于波束管理的方法，其中选择所述第二天线阵列包括使用所述旋转向量来预测所述可移动设备的未来取向。

11.如权利要求1所述的用于波束管理的方法，其中选择所述第二天线阵列包括：

由所述波束管理子系统使用所述旋转向量来计算所述收发机相对于所述可移动设备的方向；

由所述波束管理子系统将所述收发机的方向映射到与所述多个天线阵列的天线阵列子集相关联的可能波束子集；以及

由所述波束管理子系统扫描所述可能波束子集以标识用于与所述收发机进行通信的最强波束，其中扫描所述可能波束子集包括标识用于所述最强波束的配置参数；并且

其中形成所述第二波束包括设置所述配置参数以生成所述最强波束。

12.一种可移动设备，包括：

能够传送和接收信号的多个天线阵列；

能够检测所述可移动设备的移动的一个或多个惯性导航传感器；

一个或多个处理器；以及

具有存储在其上的指令的存储器，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器：

选择所述可移动设备的所述多个天线阵列中的第一天线阵列；

使用所述第一天线阵列来形成第一波束，其中所述第一波束指向收发机；

经由所述第一波束从所述收发机接收第一通信信号；

确定与所述可移动设备的移动相关联的旋转向量，其中所述移动由所述一个或多个惯性导航传感器检测和报告；

响应于确定所述旋转向量：

基于所述旋转向量来选择所述可移动设备的所述多个天线阵列中的第二天线阵列；以及

使用基于所述旋转向量的所述第二天线阵列来形成第二波束，其中所述第二波束指向所述收发机；以及

经由所述第二波束从所述收发机接收第二通信信号。

13.如权利要求12所述的可移动设备，其中形成所述第二波束包括使用所述旋转向量来计算所述收发机与所述可移动设备的相对方向。

14.如权利要求12所述的可移动设备，其中所述一个或多个惯性导航传感器包括加速度计、陀螺仪和磁力计中的一者或多者。

15.如权利要求12所述的可移动设备，其中所述旋转向量指示所述可移动设备的相对取向。

16.如权利要求12所述的可移动设备，其中所述旋转向量指示所述可移动设备的绝对取向。

17.如权利要求12所述的可移动设备，其中选择所述第二天线阵列包括：

使用所述旋转向量来将所述可移动设备的移动映射到可能波束子集，所述可能波束子集包括所述第二波束。

18.如权利要求12所述的可移动设备，其中所述第一天线阵列和所述第二天线阵列是相同的天线阵列。

19.如权利要求12所述的可移动设备，其中所述旋转向量表征所述可移动设备的旋转移动，所述旋转移动包括翻滚、俯仰和偏航中的至少一者的变化。

20.如权利要求12所述的可移动设备，其中所述指令包括在由所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器执行以下操作的进一步指令：

确定表征所述可移动设备的平移移动的信息，其中：

选择所述第二天线阵列进一步基于表征所述可移动设备的平移移动的所述信息；以及

形成所述第二波束进一步基于表征所述可移动设备的平移移动的所述信息。

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