CN117413558A - 用于高频网络中的通信的方法和基站 - Google Patents

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CN117413558A CN202280037819.8A CN202280037819A CN117413558A CN 117413558 A CN117413558 A CN 117413558A CN 202280037819 A CN202280037819 A CN 202280037819A CN 117413558 A CN117413558 A CN 117413558A
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Abstract

本公开涉及一种用于高频网络中的通信的方法和基站。该方法包括在小区的第一区域中生成具有第一波束宽度的第一波束，确定在第一波束的第一波束宽度中可能的多个第二波束的多个第二波束宽度级别，其中与多个第二波束中的每一个相关联的第二波束宽度比第一波束宽度窄，生成具有所确定的多个第二波束宽度级别的多个第二波束，以及经由第一波束和多个第二波束向多个用户设备发送至少一个同步消息。

Description

用于高频网络中的通信的方法和基站
技术领域
本公开涉及用于高频网络中的通信的方法和基站。
背景技术
太赫兹(THz)通信频率范围从0.1THz到10THz。与低于200GHz频率或mmWave(毫米波)和6GHz以下(sub-6GHz)可用的GHz相比，THz通信具有数十千兆赫(GHz)的丰富可用带宽。由于THz频带提供超宽带宽，因此存在需要可以在这些频带中提供的数十Gbps以上的高数据速率的若干应用领域，诸如纳米级和宏观级通信利用。
图1示出了根据相关技术的THz通信中的路径损耗的图形表示。
然而，使用THz频率范围的当前技术遭受路径损耗。THz频率范围内的路径损耗包括扩展损耗和吸收损耗两者。如图1所示，THz经历与mmWave不同的吸收噪声，其在某些频率下变得严重，导致观察到的路径损耗中的尖峰，并且随着距离的增加也变得显著。
此外，由于THz通信在高频范围内操作并遭受路径损耗，因此在THz中需要高方向性天线和大规模天线阵列技术以补偿吸收损耗并增强室外覆盖。此外，与mmWave相比，具有更小的波长，例如，在3mm至30μm的范围内，天线尺寸也可以下降到支持纳米器件的微型尺寸。与纳米器件一起，以及与支持与mmWave相比更窄且节能的波束宽度的小尺寸天线一起，大规模天线阵列可以在商业部署的用户设备(UE)中变得可行。然而，在较窄波束的情况下，发送器和接收器处的波束数量增加，这形成了用于在发送器和接收器波束之间进行搜索、对准和配对的波束的详尽列表。
此外，由于天线数量的增加，THz中的波束宽度可以非常窄并且能量效率高，可以并入THz系统中。然而，在较窄的波束宽度的情况下，覆盖特定面积所需的波束数量相当高，形成了用于细化和管理过程的波束的详尽列表。
此外，由于减小的波束宽度，发送器和接收器处的波束对准变得非常困难。在用户移动性和取向改变的情况下，对准问题变得严重。此外，随着THz频率范围内的距离增加，在某些频率处观察到严重的路径损耗。因此，应当通过避免高路径损耗频率来仔细地向不同距离处的用户分配资源。
此外，由于在THz中观察到距离相关的路径损耗严重性，因此与现有较低频率系统中的过程不同，用于THz的过程需要是距离感知的。
发明内容
技术问题
然而，不存在试图解决上述问题的任何技术。因此，需要提供克服本领域中上述问题的技术。
上述信息仅作为背景信息呈现，以帮助理解本公开。关于上述内容中的任何内容是否可适用于关于本公开的现有技术，没有做出确定，也没有做出断言。
技术解决方案
本公开的各方面至少解决上述问题和/或缺点，并且至少提供下面描述的优点。因此，本公开的一个方面是提供一种用于高频网络基站中的通信的方法和系统。
另外的方面将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中显而易见，或者可以通过实践所呈现的实施例来学习。
根据本公开的一方面，提供了一种用于由高频网络中的基站进行通信的方法。该方法包括在小区的第一区域中生成具有第一波束宽度的第一波束，确定在第一波束的第一波束宽度中可能的多个第二波束的多个第二波束宽度级别，其中与多个第二波束中的每一个相关联的第二波束宽度比第一波束宽度窄，生成具有所确定的多个第二波束宽度级别的多个第二波束，以及经由第一波束和多个第二波束向多个用户设备发送至少一个同步消息。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于高频网络中的通信的基站。基站包括存储器和耦合到存储器的处理器。处理器被配置为：在小区的第一区域中生成具有第一波束宽度的第一波束，确定在第一波束的第一波束宽度中可能的多个第二波束的多个第二波束宽度级别，其中，与多个第二波束中的每一个相关联的第二波束宽度比第一波束宽度窄，生成具有所确定的多个第二波束宽度级别的多个第二波束，以及经由第一波束和多个第二波束向多个用户设备发送至少一个同步消息。
为了进一步阐明本公开的优点和特征，将通过参考在附图中示出的本公开的具体实施例来呈现本公开的更具体的描述。应当理解，这些附图仅描绘了本公开的典型实施例，因此不应被认为限制其范围。将利用附图以附加的特征和细节来描述和解释本公开。
通过以下结合附图公开了本公开的各种实施例的详细描述，本公开的其他方面、优点和显著特征对于本领域技术人员将变得显而易见。
附图说明
通过以下结合附图的描述，本公开的某些实施例的上述和其他方面、特征和优点将更加明显，其中：
图1示出根据相关技术的THz通信中的路径损耗的图形表示；
图2示出了根据本公开的实施例的描绘用于高频网络基站中的通信的方法的流程图；
图3示出根据本公开的实施例的第一波束和第二波束在频域中的复用；
图4示出根据本公开的实施例的第一波束和第二波束在时域中的复用；
图5示出根据本公开的实施例的第一波束和第二波束在时域中的复用；
图6示出根据本公开的实施例的分层波束排序；
图7A和图7B示出根据本公开的各种实施例的组合不同波束宽度的波束的图形表示；
图8示出了根据本公开的实施例的利用第一波束和第二波束的同步信号块(SSB)的传输；
图9A和9B示出根据本公开的各种实施例的利用合适的SSB波束宽度的初始获取；
图10示出根据本公开的实施例的描绘用于THz中的初始随机接入信道(RACH)过程的处理的流程图；
图11示出根据本公开的实施例的在THZ中随着距离增加在某些频率下的路径损耗的图形表示；
图12示出根据本公开的实施例的描绘用于THz中的资源分配的处理的流程图；
图13示出根据本公开的实施例的描绘用于THz中的资源分配的处理的流程图；
图14示出根据本公开的实施例的描绘用于THz中的资源分配的处理的流程图；
图15示出根据本公开内容的实施例的描绘用于THz中的波束故障恢复的处理的流程图；以及
图16示出了根据本公开的实施例的高频网络基站中的系统通信的框图。
在所有附图中，相同的附图标记用于表示相同的元件。
具体实施方式
提供参考附图的以下描述以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。它包括各种具体细节以帮助理解，但这些仅被视为。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，可以对本文描述的各种实施例进行各种改变和修改。另外，为了清楚和简明，可以省略对公知功能和结构的描述。
在以下描述和权利要求中使用的术语和词语不限于书面含义，而是仅由发明人使用以使得能够清楚且一致地理解本公开。因此，对于本领域技术人员显而易见的是，提供本公开的各种实施例的以下描述仅用于说明目的，而不是为了限制由所附权利要求及其等同物限定的本公开的目的。
应当理解，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确说明。因此，例如，对“组件表面”的引用包括对一个或多个这样的表面的引用。
首先应当理解，尽管下面示出了本公开的实施例的说明性实施方式，但是本公开可以使用任何数量的技术来实现，无论是当前已知的还是现有的。本公开决不应限于下面示出的说明性实施方式、附图和技术，包括本文示出和描述的设计和实施方式，而是可以在所附权利要求的范围及其等同物的全部范围内进行修改。
如本文所使用的术语“一些”被定义为“没有、或一个、或多于一个、或全部”。因此，术语“无”、“一个”、“多于一个”、“多于一个但不是全部”或“全部”都将落入“一些”的定义下。术语“一些实施例”可以指代没有实施例，或者指代一个实施例实施例，或者指代若干实施例，或者指代所有实施例。因此，术语“一些实施例”被定义为意指“没有实施例、或一个实施例、或多于一个实施例、或所有实施例”。
本文采用的术语和结构用于描述、教导和说明一些实施例及其具体特征和元件，并且不限制、约束或减少权利要求或其等同物的精神和范围。
更具体地，除非另有说明，否则本文使用的任何术语，例如但不限于“包括”、“包含”、“具有”、“组成”及其语法变体，并不指定确切的限制或约束，并且当然不排除可能添加一个或多个特征或元件，并且此外，除非用限制性语言“必须包括”或“需要包括”另有说明，否则不应认为排除可能去除一个或多个所列特征和元件。
无论某个特征或元件是否限于仅使用一次，无论哪种方式，它仍然可以被称为“一个或多个特征”或“一个或多个元件”或“至少一个特征”或“至少一个元件”。此外，术语“一个或多个”或“至少一个”特征或元件的使用不排除不存在该特征或元件，除非通过限制语言(诸如“需要有一个或多个……”)或“需要一个或多个元件”)另有说明。
除非另有定义，否则本文使用的所有术语，特别是任何技术和/或科学术语可以被认为具有与本领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。
应当注意，术语用户设备(UE)是指由用户使用的任何电子设备，诸如移动设备、台式计算机、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)或其他类似的通信设备。
应当注意，术语UE和接收器在整个本公开中可互换使用。
应当注意，尽管已经关于第六代(6G)太赫兹THz讨论了这些技术，但是所公开的技术也可以用于其他更高频率的网络。
应当注意，术语同步信号块(SSB)和同步消息在整个本公开中可互换使用。
本公开涉及引入THz中引入的灵活带宽和中心频率分配以支持不同类型的用户。本公开提出传输具有不同波束宽度的SSB以支持THz小区中不同距离处的用户。此外，可以在时域或频域中复用具有不同波束宽度的SSB。
下面将参考附图详细描述本公开的实施例。
不同距离处的接收器在THz中的特定频率处经历显著变化的路径损耗。因此，同步信号连同广播信息、以单个波束宽度发送的SSB对于小区中不同距离处的用户可能不是有用的或理想的。为了解决这个问题，在实施例中，本公开提出了用于THz通信的基于分层波束宽度的初始获取，其中具有不同波束宽度的SSB可以由基站以变化或相同的周期发送，并且用户可以尝试以分层方式执行获取。
图2示出了根据本公开的实施例的描绘用于高频网络基站(BS)中的通信的方法的流程图。具体地，下面已经讨论了用于高频网络基站和多个用户设备(UE)之间的通信的方法。
参考图2，在操作201处，方法200包括在小区的第一区域中生成具有第一波束宽度的第一波束。例如，让我们考虑基站向小区C1提供覆盖，并且该小区被多个区域A1-An覆盖。因此，在A1中生成具有波束宽度1的第一波束。应当注意，第一波束宽度可以被认为是该小区的第一区域中的最大覆盖所需的波束宽度。在实施例中，让我们考虑在A1中提供最大覆盖需要60度的波束宽度。因此，第一波束宽度是60度。应当注意，仅提供了波束宽度的示例，并且波束宽度的值可以根据基站的实施方式而变化。此外，应当注意，可以首先确定第一区域，即A1，然后可以生成第一波束。
此后，在操作203处，方法200包括确定在第一波束的第一波束宽度内可能的多个第二波束中的每一个的多个第二波束宽度级别。第一波束宽度可以被划分为多个第二波束宽度，并且每个第二波束宽度比第一波束宽度窄。例如，波束宽度为60度的第一波束可以被划分为4个15度的波束宽度。在另一示例中，波束宽度为60度的第一波束可以被划分为2个20度的波束宽度和2个10度的波束宽度。相应地，每个第二可能波束的波束宽度级别被确定。
然后，在操作205，方法200包括基于该确定生成具有多个第二波束宽度级别的多个第二波束。在一个实施例中，第二波束宽度可以由θ2表示。
此后，在操作207处，方法200包括经由第一波束和多个第二波束向多个用户设备发送至少一个同步消息。具体地，可以使用第一波束和第二波束来发送同步消息。应当注意，同步消息可以与同步信号块(SSB)相关联。
在实施例中，可以在时域或频域中复用不同的波束宽度(即，第一波束和第二波束)以发送同步消息。图3示出了根据本公开的实施例的第一波束和第二波束在频域中的复用。参考图3，具有第一波束宽度的第一波束和多个第二波束以不同的频率水平但在相同的时隙中的第二波束宽度发送。这些频率水平可以类似于第三代合作伙伴计划(3GPP)规范定义的用于新无线电(NR)无线电接入技术(RAT)的同步栅格步长。因此，周期性地发送第一波束和第二波束。应当注意，这些不同的波束也可以在不同的带宽部分中发送。因此，基站可以同时使用不同的波束宽度，并且UE可以在适合于它的任何波束宽度上检测基站。
图4示出了根据本公开的实施例的第一波束和第二波束在时域中的复用。参考图4，一个接一个地连续发送具有不同波束宽度但具有相同SSB的第一波束和多个第二波束，然后一旦发送了具有所有类型的波束宽度的一个波束集合，就重复该发送。这里，每个波束宽度的波束数量与SSB的数量相同。因此，所有波束宽度以相同的周期发送。
然而，这可能不适用于具有特定波束宽度的波束的数量与另一波束宽度的波束的数量不同时的情况。
图5示出了根据本公开的实施例的第一波束和第二波束在时域中的复用。每个波束宽度内可能的波束数量可以不同，使得所有类型的波束宽度可以覆盖小区C1的区域A1。例如，如果N1、N2和N3分别表示具有波束宽度θ1、θ2和θ3的波束的数量，使得θ1>θ2>θ3，则这些波束宽度的波束的数量遵循N1<N2<N3的顺序。复用序列由BS决定。图5示出了具有N1＝2、N2＝4和N3＝8的复用序列的示例。给定波束宽度的波束数量可以是或可以不是具有最大波束宽度的波束的数量的倍数。
在另一实施例中，在一个循环(cycle)(一个循环覆盖具有不同波束宽度的SSB)内传送的SSB可从同一天线集合传送，以使得至少一个UE可在接收器处组合信号以用于更好的接收。换句话说，在一个循环内发送的SSB可以利用同一发送天线集合(但是通过为每个波束宽度选择特定集合而利用不同的波束宽度)来发送，该发送天线集合表明至少一个UE可以使用相同方向上的接收器波束来在一个循环内接收这些SSB。因此，完成第一波束和多个第二波束的排序，使得相同方向上的第一波束和多个第二波束中的至少一个在时域中连续地复用。
此外，基站可以在第一波束和多个第二波束中的一个波束上从多个用户设备中的至少一个UE接收对至少一个同步消息的响应。响应于该接收，基站可以在第一波束和多个第二波束中的一个波束上与至少一个UE建立连接。换言之，如果基站在第一波束上接收到该响应，则基站在第一波束上建立与UE的连接。另一方面，如果基站在多个第二波束上接收到该响应，则基站在多个第二波束上建立与UE的连接。
在一实施例中，该至少一个同步消息可以在初始接入过程期间经由第一波束和该多个第二波束来传送。应当注意，对于THz系统，与第五代(5G)新无线电(NR)系统相比，波束的数量更高。因此，对于THz系统中的初始获取，由于多个波束宽度，监测和识别小区所需的波束数量可能很高。然而，一旦完成初始获取，THz基站就可以选择在连接模式下仅在用户数据传输所需的方向上允许具有不同波束宽度的波束。
此外，可以注意到，上面讨论的方法可以被称为“分层波束排序HierarchicalBeam Sequencing”。
图6示出了根据本公开内容的实施例的分层波束排序。应当注意，进行THz系统中的波束排序，使得一个SSB突发由多个波束循环组成，其中每个循环具有不同波束宽度的波束，如图6所示，其中考虑了3个波束宽度级别。在波束循环中，对应于波束宽度级别的每个波束集合覆盖相同的扇区区域。此外，在实施例中，不同波束宽度的分层波束可以彼此组合。
图7A和图7B示出了根据本公开的各种实施例的组合不同波束宽度的波束的图形表示。在实施例中，对特定波束宽度的波束进行排序，使得当接收的波形以时隙为时间单位在时间上移位时，相同方向上的对应波束将如图7A和图7B所示被组合。特别地，UE可以存储在突发期间接收的信号并与适当的时移组合。这种组合有助于减少随机噪声并增加信号强度。
在实施例中，对于组合波束宽度θ1和θ2的波束，1个时隙和2个时隙的时移将确保在相同方向上组合所有波束，如图7A所示。类似地，对于组合波束宽度θ2和θ3的波束，2个时隙和4个时隙的时移将确保在相同方向上组合所有波束，如图7B所示。
图8解说了根据本公开的实施例的利用第一波束和第二波束的同步信号块(SSB)的传输。
在实施例中，可以通过无线电资源控制(RRC)重配置消息来指示不同波束宽度级别同步信号的排序。此外，用于发送具有不同波束宽度的波束的默认周期可以被固定到最小水平和该排序以包括所有波束宽度级别，如图8所示。此外，同步信号的每个循环的周期可以通过RRC重配置消息来指示。
一旦完成初始获取，就可以改变排序，并且可以基于用户距离通过RRC重新配置消息向用户指示允许或禁用波束宽度级别。
在另一实施例中，可以使用位图来允许或禁用经由第一波束和多个第二波束传输至少一个同步消息，并且可以通过较高层、RRC重配置消息、物理下行链路控制信道(PDCCH)或媒体访问控制(MAC)控制元素(MAC CE)向接收器指示允许或禁用的状态。
在另一实施例中，可以通过广播消息、主信息块(MIB)或RRC重配置消息来指示具有所述波束宽度之一的波束的发送功率和其他波束宽度级别的偏移。
在另一实施例中，可以通过广播消息、MIB或RRC重新配置消息来指示所有波束宽度级别的发送功率。
图9A和9B解说了根据本公开的各种实施例的利用合适的SSB波束宽度的初始捕获。
对于THz可以支持具有不同波束宽度的SSB，其中不同距离处的用户可以以合适的SSB波束宽度执行初始获取，如图9A和9B所示。在实施例中，为了执行初始获取，基站可以通过RRC重新配置消息或SIB1向UE指示随机接入信道(RACH)资源。在指示RACH资源的同时，基站可以将每个RACH时机与一个或多个SSB映射，使得基站的接收波束可以在SSB的那个方向上用于接收RACH消息。如果使用图7B的方法发送不同波束宽度的SSB，则可以将RACH时机映射到使用从基站处的相同天线元件集合中选择的元件发送的多个SSB。换言之，当多个SSB与单个RACH时机相关联时，具有不同的第一和第二波束宽度的多个SSB可以在相同方向上与相同的RACH时机相关联。
图10示出了根据本公开的实施例的描绘用于THz中初始RACH过程的处理的流程图。在实施例中，基站可以根据图2中描述的技术来生成第一波束和第二波束。此外，应注意，UE是基站在操作207中向其发送的多个UE中的一个。参考图10，在操作1001处，UE在初始RACH前导码传输中执行功率渐升(ramping)。随后，在操作1003，识别其参考信号接收功率(RSRP)越过SSB-RSRP阈值的所需阈值(即，预定阈值)的SSB。因此，当同步消息(SSB)中的至少一个高于预定阈值时，基站可以在与第二波束宽度级别相对应的RACH时机上接收RACH前导码。在实施例中，预定阈值是可配置的并且可以从一个基站到另一个基站变化。然而，如果多个SSB越过阈值，则UE可能更倾向于按照波束宽度减小的顺序以分层方式选择SSB。然后，在操作1005处，前导码功率渐升计数器(PREAMBLE_POWER_RAMPING_COUNTER)和前导码传输计数器(PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER)被设置为1。在操作1007，UE可以开始发送前导码，其中前导码功率渐升计数器和前导码传输计数器设置为1。此外，在为前导码传输选择的SSB不改变的情况下，UE可以将功率渐升和传输计数器递增1。这同样适用于具有不同波束宽度的SSB。在操作1009，检查是否接收到随机接入响应(RAR)。应当注意，RACH是四操作处理。这四个操作包括：
Msg1：随机接入前导码(RA)
Msg2：随机接入响应(RAR)
Msg3：RRC连接请求
Msg4：竞争解决
如果接收到RAR，则在操作1011，由UE发送msg3(即，RRC连接请求)。具体来说，在UE检测到msg2(从基站到UE)之后，由UE以与msg1相同的功率发送msg3。这里不需要功率渐升/重传。此后，UE等待msg4，其是来自基站的确认和RACH过程的结束。如果否，则在操作1013处，检查前导码传输计数器是否小于前导码最大传输计数器(preambleTransMax)。如果否，则在操作1015处，指示RACH故障。
如果是，则在操作1017，增加前导码传输计数器。然后，在操作1019处，改变波束和SSB以用于下一前导码传输。在第一种方法中，用于前导码传输的下一个功率电平与波束宽度无关。因此，不需要重置渐升计数器。换言之，如果SSB保持相同，则在操作1021，功率渐升计数器将增加。如果所选择的SSB不同，则渐升计数器将在操作1023处被重置为1，因为这指示使用不同的方向。
在第二种方法中，可以为不同的波束宽度定义不同的功率操作，并且如果波束宽度也改变，则功率渐升计数器被重置为1。这样，即使具有不同波束宽度的波束具有不同的波束增益并且对于接收器处的可靠接收具有不同的发送功率要求，也执行初始RACH过程。
然后，在操作1019处，检查是否还有具有不同波束宽度的任何SSB。如果是，则在操作1021，增加前导码功率渐升计数器，并且该方法再次移动到操作1007。如果否，则在操作1023，前导码功率渐升计数器被设置为1。这样，即使具有不同波束宽度的波束具有不同的波束增益并且具有用于接收器处的可靠接收的不同的发送功率要求，也执行初始RACH过程。
应当注意，当为下一个前导码传输选择不同的SSB或具有不同波束宽度的SSB时，前导码功率渐升计数器应当被重置，或者如果选择具有与上一个前导码传输相同的波束宽度的相同SSB，则前导码功率渐升计数器应当保持。此外，前导码传输计数器应递增，而不管为前导码传输选择的SSB波束宽度级别。
THz频率经历吸收噪声，其随着距离的增加而在某些频率处引起路径损耗中的不希望的尖峰，如图11所示。从图11可以看出，在0.55THz处，在1米处的UE处的接收器仅具有90dB的路径损耗，而在10米距离处的接收器将经历175dB的路径损耗。因此，基于接收器所处的距离的距离感知通信和资源分配在THz中变得必要。此外，基站应当能够估计UE所处的距离并相应地分配资源。此外，应注意，UE是基站在操作207中向其发送的多个UE中的一个。在实施例中，下面讨论用于THz的距离感知资源分配的过程。
当UE利用上行链路数据请求来请求RACH时以及每当在下行链路中存在要向UE发送的数据时，在基站处分别完成针对上行链路和下行链路的资源分配。一旦RACH变得成功，基站就为上行链路数据分配资源，然后使用PDCCH信道中的下行链路控制信息(DCI)内容向UE指示上行链路资源。类似地，基站在处于连接模式时通过DCI向UE指示下行链路资源，或者在处于空闲模式时通过寻呼消息向UE指示下行链路资源。
在实施例中，基站可以确定至少一个UE所处的距离和至少一个UE所经历的路径损耗。此后，基站可以基于距离和路径损耗中的至少一项来确定用于多个UE中的至少一个UE的资源和中心频率。图12至图14呈现了用于资源分配的不同实施例。应当注意，基站可以使用根据图2中描述的技术生成的第一波束和/或多个第二波束来执行如参考图12到图14描述的方法。
图12示出了根据本公开的实施例的描绘用于THz中的资源分配的处理的流程图。参考图12，在操作1201处，基站可以使用RACH传输或物理上行链路控制信道/物理上行链路共享信道(PUCCH/PUSCH)的MSG-3中的预定义比特来接收UE的发送功率。应当注意，比特数“N”可以针对不同的UE而变化。在操作1203，基站可使用在MSG-3中传送的参考信号和发送功率指示来计算路径损耗。在操作1205处，基站可以使用在基站处观察到的路径损耗和操作频率借助于针对每个湿度水平的路径损耗曲线来估计距离。可以使用基站处的湿度传感器或湿度计来确定湿度水平。在操作1207处，基于所估计的距离，基站可以将频率资源(即，中心频率和/或带宽)分配给UE，从而避免高路径损耗频率。在操作1209处，基站可以通过下行链路控制信息(DCI)来指示频率资源和中心频率的改变。当针对上行链路数据传输请求发起RACH时，该方法有助于为上行链路或随后的下行链路传输分配资源。
图13示出了根据本公开的实施例的描绘用于THz中的资源分配的处理的流程图。参考图13，在操作1301处，基站请求UE以通过RRC和DCI指示的所需发送功率参数发送探测参考信号。在操作1303处，基站可以使用由基站指示的发送功率参数从UE接收探测参考信号(SRS)。在操作1305处，基站可以使用所发送的探测信号和由基站向UE指示的SRS发送功率参数来计算路径损耗。在操作1307处，基站可以使用在基站处观察到的路径损耗和操作频率借助于针对每个湿度水平的路径损耗曲线来估计距离。可以使用基站处的湿度传感器或湿度计来确定湿度水平。在操作1309处，基于所估计的距离，基站可以将频率资源(即，中心频率和/或带宽)分配给UE，从而避免高路径损耗频率。在操作1311处，基站可以通过下行链路控制信息(DCI)来指示频率资源和中心频率的改变。该方法有助于使用探测参考信号为上行链路或下行链路分配资源。这种分配资源的方法的周期可以由基站根据用户移动来调整。此外，随着带宽变化，基站还可以通过THz系统中的DCI指示中心频率变化(如果需要的)，这对于支持有限带宽的用户是有益的，并且它们的当前中心频率落入高路径损耗频率下。
图14示出了根据本公开的实施例的描绘用于以THz进行资源分配的处理的流程图。参照图14，在操作1401处，基站请求UE使用指示其发送功率的任何下行链路参考信号(诸如SSB或信道状态信息参考信号(CSI-RS))来估计路径损耗。
在实施例中，UE可以使用所配置的参考信号和由基站指示的发送功率参数来估计路径损耗。在操作1403处，基站可以从UE接收路径损耗范围或距离范围，其中，UE将路径损耗信息或距离范围并入使用PUCCH/PUSCH发送的上行链路控制信息中。在实施例中，可以在(PUCCH/PUSCH)中识别预定义的N个比特，用于指示路径损耗信息。应当注意，比特数“N”可以针对不同的UE而变化。
在操作1405处，基站可以使用在基站处观察到的路径损耗和操作频率借助于针对每个湿度水平的路径损耗曲线来估计距离。可以使用基站处的湿度传感器或湿度计来确定湿度水平。然而，如果距离由UE直接指示，则基站可以使用该距离来识别频率资源。在操作1407处，基于所估计的距离，基站可以将频率资源(即，中心频率和/或带宽)分配给UE，从而避免高路径损耗频率。在操作1409处，基站可以通过下行链路控制信息(DCI)来指示频率资源和中心频率的改变。当UE不能与基站共享发送功率参数但具有与基站共享路径损耗或距离范围值的规定时，该方法是有帮助的。
此外，应当注意，参考图12至图14讨论的方法还应当通过DCI支持中心频率改变指示以支持低带宽UE。
由于高操作频率，THz受到阻挡的严重影响，这可能导致频繁的波束阻挡和波束故障。这可能导致THz中频繁的波束恢复过程。在这种场景中，为了重新连接到基站，UE可以在检测到波束故障之后利用新的候选波束执行用于波束故障恢复的RACH过程。专用RACH资源可以被分配用于波束故障恢复，作为RRC配置BeamFailureRecoveryConfig的一部分。
然而，利用THz中可能的多个窄波束，UE可以具有其RSRP超过RACH阈值的阈值的多于一个的候选波束。此外，如果UE处于移动中，则利用这些候选波束中的每一个观察到的RSRP会持续改变。在这种情况下，为了确保正确的候选波束被选择用于波束故障恢复并且还为了减少恢复中的时延，本公开公开了一种用于波束故障恢复的方法，该方法支持用于波束故障恢复的多个这种RACH时机，其可以作为专用RACH配置的一部分，可以用不同的候选波束来发送。此外，还可以利用相同的候选波束来发送多个RACH传输，这增加了RACH在较少时间内成功的概率。
在实施例中，引入多个RACH时机用于THz中的波束故障恢复，以实现更快的恢复。这些RACH时机可以在时域中与跨越阈值的相同或不同候选波束复用。
图15示出根据本公开内容的实施例的描绘THz中的波束故障恢复的处理的流程图。参照图15，在操作1501和1503，识别至少一个波束用于通过多个随机接入信道(RACH)时机进行波束故障恢复。然后，在操作1505，以利用与所识别的至少一个波束对应的索引以时分方式发送多个RACH前导码。然后，在操作1507，确定是否从至少一个波束接收到RAR。如果是，则处理停止。如果否，则针对最大数量“N”的同时RACH传输重复操作1501至1507直到从至少一个波束接收到RAR。具体地，然后在操作1509重传前导码。在操作1511，确定前导码传输计数器是否小于前导码最大传输计数器(即，PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER<preambleTransMax)。如果是，则该方法移动到操作1505。如果否，则检查波束故障恢复定时器是否期满。如果是，则该方法停止。如果否，则针对波束故障从不同候选波束中识别波束。
图16示出了根据本公开的实施例的用于高频网络基站中的通信的系统的框图。系统1600可以包括但不限于处理器1602、存储器1604和数据1608。存储器1604可以耦合到处理器1602。在实施例中，处理器1602可以被配置为在小区的第一区域中生成具有第一波束宽度的第一波束，确定在第一波束的第一波束宽度中可能的多个第二波束中的每一个的多个第二波束宽度级别，其中第二波束宽度窄于第一波束宽度，基于该确定生成具有多个第二波束宽度级别的多个第二波束，以及经由第一波束和多个第二波束向多个用户设备发送至少一个同步消息。在实施例中，系统1600可以被配置为执行如关于图2至图15所讨论的方法。此外，系统1600可以是基站的一部分。在另一实施例中，系统1600可以连接到基站。
处理器1602可以是单个处理单元或若干单元，所有这些单元可以包括多个计算单元。处理器1602可以被实现为一个或多个微处理器、微计算机、微控制器、数字信号处理器、中央处理单元、状态机、逻辑电路和/或基于操作指令来操纵信号的任何设备。除了其他能力之外，处理器1602被配置为取出和执行存储在存储器1604中的计算机可读指令和数据。
存储器1604可以包括任何非暂时性计算机可读介质，包括例如易失性存储器(诸如静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM))和/或非易失性存储器(诸如只读存储器(ROM)、可擦除可编程ROM、闪存、硬盘、光盘和磁带)。
数据1608尤其用作用于存储由处理器1602处理、接收和生成的数据的储存库。
因此，本公开识别实现与现有5G NR系统兼容的6G-THz系统所需的协议改变。具体来说，本公开公开了用于对分层波束进行排序的技术，这对于THz系统是非常关键的，其中在一个方向上具有不同波束宽度的分层波束被连续传输，这有助于在接收器处高效地组合波束，从而增加在接收器处观察到的整体信噪比(SNR)，并且还有助于增加THz系统的小区覆盖范围。然而，应当注意，可以存在进一步的实施方式特定的基本解决方案来克服高传播损耗，例如增加的发送功率、使用中继器或重复传输、更多数量的天线以增加天线增益，这可以在THz系统的标准化期间进行识别。
此外，所公开的技术提供了以下优点：
THz系统中的SSB发送波束排序允许跨多个波束宽度进行组合，这改善了小区覆盖范围和在接收器处观察到的SNR，并且因此还减少了小区搜索时间。
此外，可以使用在5G NR中使用的用于THz系统的相同SSB突发周期(即5ms)以维持兼容性。例如，在120KHz子载波间隔的情况下，在5ms的SSB突发内总共40个时隙可用，其中32个时隙仅用于在当前5G NR系统中发送64个SSB。然而，使用所公开的技术，在40个时隙的情况下，可在传送最多80个SSB，而不增加任何时延。此外，随着子载波间隔增加，SSB突发内的时隙数量应增加，使得在SSB突发内发送更多SSB是可行的，即，对于240KHz子载波间隔(SCS)，在80个时隙中发送160个SSB。因此，可以使用更高的子载波间隔来发送更多数量的波束而不引起任何延迟。
虽然已经使用特定语言来描述本公开，但是并不意图由于其而产生的任何限制。对于本领域技术人员显而易见的是，可以对该方法进行各种工作修改，以便实现本文教导的发明构思。
附图和前面的描述给出了实施例的示例。本领域技术人员将理解，所描述的元件中的一个或多个可以很好地组合成单个功能元件。可替代地，某些元件可以被分成多个功能元件。可以将一个实施例的元素添加到另一个实施例中。例如，本文描述的处理的顺序可以改变并且不限于本文描述的方式。
此外，任何流程图的动作不需要以所示的顺序实现，也不一定需要执行所有动作。而且，不依赖于其他动作的那些动作可以与其他动作并行执行。实施例的范围决不受这些具体示例的限制。无论是否在说明书中明确给出，许多变化(例如结构、尺寸和材料使用的差异)都是可能的。实施例的范围至少与所附权利要求给出的范围一样宽。
虽然已经参考本公开的各种实施例示出和描述了本公开，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，可以在其中进行形式细节上的各种改变。

Claims (15)

1.一种用于由高频网络中的基站进行通信的方法，所述方法包括：
在小区的第一区域中生成具有第一波束宽度的第一波束；
确定在所述第一波束的第一波束宽度中可能的多个第二波束的多个第二波束宽度级别，其中与所述多个第二波束中的每一个相关联的第二波束宽度比所述第一波束宽度窄；
生成具有所确定的多个第二波束宽度级别的多个第二波束；以及
经由所述第一波束和所述多个第二波束向多个用户设备(UE)发送至少一个同步消息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述小区的第一区域中的最大覆盖需要所述第一波束宽度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一波束是在确定所述第一区域之后生成的。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述第一波束或所述多个第二波束中的一个上从所述多个用户设备中的至少一个用户设备接收对所述至少一个同步消息的响应；以及
在所述第一波束或所述多个第二波束中的一个上建立与所述至少一个用户设备的连接。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在频域中经由所述第一波束和所述多个第二波束来发送所述至少一个同步消息，
其中利用所述第一波束和所述多个第二波束的所述至少一个同步消息是周期性地发送的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，发送所述至少一个同步消息包括：
在时域中复用所述第一波束和所述多个第二波束，
其中，分别对所述第一波束和所述多个第二波束进行排序，使得相同方向上的所述第一波束和所述多个第二波束中的至少一个第二波束在时域中被连续地复用。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，发送所述至少一个同步消息包括：
在时域中复用所述第一波束和所述多个第二波束，
其中分别具有第一和第二波束宽度的第一波束和多个第二波束的排序使用所述方法中的任一种方法来完成，使得第二波束宽度中的波束的数量可以是具有最大波束宽度的波束的数量的倍数或者所有波束宽度中的波束的数量彼此独立地生成。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个同步消息是在初始接入过程期间经由所述第一波束和所述多个第二波束来发送的。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
使用位图来允许或禁用至少一个同步消息经由所述第一波束和所述多个第二波束的传输；
通过更高层、无线电资源控制(RRC)重新配置消息、物理下行链路控制信道(PDCCH)或媒体访问控制(MAC)控制元素(MAC CE)，向接收器指示所述允许或禁用；以及
通过广播消息、主信息块(MIB)或所述RRC重配置消息来指示具有一个波束宽度的波束的发送功率和其它波束宽度级别的偏移。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
当具有不同的第一和第二波束宽度的多个同步信号块(SSB)与单个RACH时机相关联时，将所述多个SSB在相同方向上关联到相同的无线电接入信道(RACH)时机；以及
当所述至少一个同步消息高于预定阈值时，在与第二波束宽度级别相对应的RACH时机上接收RACH前导码，
其中，使用在至少一个UE改变具有不同波束宽度的SSB时指示的发送功率偏移来递增功率渐升计数器。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括：
确定所述多个UE中的至少一个UE所处的距离以及所述至少一个UE所经历的路径损耗；以及
基于所述距离或所述路径损耗中的至少一个来确定用于所述多个UE中的至少一个UE的资源和中心频率。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，确定所述路径损耗包括：
通过消息-3(MSG-3)或物理上行链路控制信道/物理上行链路共享信道(PUCCH/PUSCH)使用第一预定义数量的比特来接收所述至少一个UE的发送功率，并且基于所接收的发送功率来确定所述路径损耗；或
通过物理上行链路控制信道或物理上行链路共享信道(PUCCH/PUSCH)，使用第二预定义的N个比特来接收所述路径损耗。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，确定所述距离包括：通过物理链路上行控制信道或物理上行链路共享信道(PUCCH/PUSCH)，使用预定义的N个比特来接收所述距离。
14.根据权利要求1所述的方法，还包括：
识别至少一个波束用于通过多个随机接入信道(RACH)时机进行波束故障恢复；
利用与所识别的至少一个波束相对应的索引以时分方式发送多个RACH前导码；
确定是否从所述至少一个波束接收到随机接入响应(RAR)；以及
针对最大数量“N”个同时RACH传输重复操作a至c，直到从所述至少一个波束接收到所述RAR为止。
15.一种用于高频网络中的通信的基站，所述基站包括：
存储器；以及
处理器，所述处理器耦合到所述存储器并且被配置为根据权利要求1至14中的一项所述的方法来操作。
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