用于在基于波束成形的蜂窩系統(tǒng)中跟蹤上行鏈路波束的方法和裝置與流程

本公開涉及用于在基于波束成形的蜂窩系統(tǒng)中為了高效越區(qū)切換而跟蹤上行鏈路波束的方法和裝置。

背景技術(shù)：

為了滿足對自第四代(4G)通信系統(tǒng)的商業(yè)化以來一直在增加的無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，已做出努力來發(fā)展第五代(5G)或準(zhǔn)5G通信系統(tǒng)。這是5G或準(zhǔn)5G通信系統(tǒng)被稱作超過4G網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)或后長期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng)的原因。

為了實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率，在毫米波(mmWave)頻帶(例如，60-GHz頻帶)中部署5G通信系統(tǒng)值得考慮。為了在mmWave頻帶中減輕傳播路徑損耗并且增加傳播距離，一直在針對5G通信系統(tǒng)討論波束成形、大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO)、全向MIMO(FD-MIMO)、陣列天線、模擬波束成形以及大規(guī)模天線技術(shù)。

另外，為了改進(jìn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，一直在為5G通信系統(tǒng)開發(fā)諸如演進(jìn)型小小區(qū)、高級小小區(qū)、云無線接入網(wǎng)(RAN)、超密網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備到設(shè)備(D2D)通信、無線回程、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、協(xié)作式通信、協(xié)調(diào)多點(diǎn)(CoMP)以及干擾消除的技術(shù)。

此外，一直在為5G通信系統(tǒng)開發(fā)諸如混合FSK與QAM調(diào)制(FQAM)以及滑窗疊加編碼(sliding window superposition coding)(SWSC)的高級編碼調(diào)制(ACM)技術(shù)以及諸如濾波器組多載波(FBMC)和非正交多址(NOMA)以及稀疏碼多址(SCMA)的高級接入技術(shù)。

與無線通信技術(shù)的顯著發(fā)展一起，用戶的要求也一直在增加。當(dāng)用戶要求更高容量時(shí)，更高質(zhì)量數(shù)據(jù)發(fā)送和接收、多天線技術(shù)已吸引了更多關(guān)注。為了使用多個(gè)天線來為特定方向或信道實(shí)現(xiàn)大增益，特定增益通過每個(gè)天線的響應(yīng)而倍增。這被稱作波束成形?；?BS)可以通過分配給用戶的波束來發(fā)送指向用戶的信號。在多波束技術(shù)中，移動(dòng)臺(MS)或BS在多個(gè)方向或信道中生成多個(gè)波束。BS可以通過分配給用戶的至少一個(gè)波束來發(fā)送指向一個(gè)或多個(gè)用戶的信號。

波束成形提供以下的益處：信號發(fā)送/接收功率增加了和波束增益一樣多，由于窄波束的使用而導(dǎo)致的信號干擾的減小，以及結(jié)果得到的增加的通信性能。BS和UE中的每一個(gè)可以生成一個(gè)或多個(gè)波束，并且可以通過一個(gè)陣列天線同時(shí)或者逐一地生成所有波束。為了維持最佳通信性能，BS和UE在(Nb x Nm)個(gè)下行鏈路和上行鏈路波束對當(dāng)中搜索提供最佳接收信號質(zhì)量的波束對。然而，由于MS不能一次測量多個(gè)波束對的接收信號質(zhì)量的物理約束，檢測最佳波束對需要很長時(shí)間。當(dāng)隨著MS從服務(wù)小區(qū)移動(dòng)到鄰近小區(qū)發(fā)生越區(qū)切換事件時(shí)，這個(gè)時(shí)間延遲可能在MS正在為鄰近小區(qū)搜索新波束對的同時(shí)導(dǎo)致通信中斷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本公開的一個(gè)目的是為了提供一種用于在通信系統(tǒng)中發(fā)送和接收信息的方法和裝置。

本公開的另一目的是為了提供一種用于使用基于多個(gè)天線的波束成形來在移動(dòng)通信系統(tǒng)中為了高效越區(qū)切換而跟蹤移動(dòng)臺(MS)的上行鏈路波束的方法和裝置。

本公開的另一目的是為了提供一種用于使得目標(biāo)基站(BS)能夠在基于波束成形的蜂窩系統(tǒng)中跟蹤MS的上行鏈路波束的方法和裝置。

本公開的另一目的是為了提供一種用于向目標(biāo)BS發(fā)送在基于波束成形的蜂窩系統(tǒng)中由服務(wù)BS跟蹤MS的上行鏈路波束所需要的信息的方法和裝置。

技術(shù)解決方案

在本發(fā)明的一個(gè)方面中，一種用于在基于波束成形的蜂窩系統(tǒng)中跟蹤上行鏈路波束的方法包括：向服務(wù)基站(BS)發(fā)送包括服務(wù)BS和鄰近BS的信號質(zhì)量的測量報(bào)告；從服務(wù)BS接收關(guān)于至少一個(gè)波束跟蹤目標(biāo)BS的上行鏈路波束跟蹤信息；基于上行鏈路波束跟蹤信息來發(fā)送針對所述至少一個(gè)波束跟蹤目標(biāo)BS的上行鏈路波束訓(xùn)練信號；以及從服務(wù)BS接收關(guān)于所述波束跟蹤目標(biāo)BS的最佳移動(dòng)臺(MS)發(fā)送波束的信息，并且存儲所接收到的信息。

在本發(fā)明的另一方面中，一種用于在基于波束成形的蜂窩系統(tǒng)中跟蹤上行鏈路波束的方法包括：從MS接收包括服務(wù)BS和鄰近BS的信號質(zhì)量的測量報(bào)告；基于測量報(bào)告從鄰近BS當(dāng)中確定被確定為需要上行鏈路波束跟蹤的一個(gè)或多個(gè)波束跟蹤候選BS，并且向所確定的波束跟蹤候選BS發(fā)送關(guān)于MS的周期隨機(jī)接入信道的信息；從一個(gè)或多個(gè)波束跟蹤候選BS中的至少一個(gè)接收上行鏈路波束跟蹤信息；從發(fā)送所述上行鏈路波束跟蹤信息的至少一個(gè)波束跟蹤候選BS當(dāng)中確定至少一個(gè)波束跟蹤目標(biāo)BS，并且向MS發(fā)送關(guān)于波束跟蹤目標(biāo)BS的上行鏈路鏈路波束跟蹤信息；向波束跟蹤目標(biāo)BS發(fā)送關(guān)于所述MS的上行鏈路波束訓(xùn)練信號的發(fā)送的信息；以及從波束跟蹤目標(biāo)BS接收關(guān)于為MS確定的最佳MS發(fā)送波束的信息，并且將關(guān)于最佳MS發(fā)送波束的所述信息發(fā)送到MS。

在本公開的另一方面中，一種用于在基于波束成形的蜂窩系統(tǒng)中跟蹤上行鏈路波束的方法包括：通過鄰近BS從MS的服務(wù)BS接收關(guān)于由MS周期性地發(fā)送的周期隨機(jī)接入信道的信息；基于關(guān)于周期隨機(jī)接入信道的信息來檢測由MS發(fā)送的周期隨機(jī)接入信道的序列，并且向服務(wù)BS發(fā)送關(guān)于鄰近BS的上行鏈路波束跟蹤信息；從服務(wù)BS接收關(guān)于MS的上行鏈路波束訓(xùn)練信號的發(fā)送的信息；通過基于關(guān)于上行鏈路波束訓(xùn)練信號的發(fā)送的信息來檢測MS的上行鏈路波束訓(xùn)練信號而為所述MS確定最佳MS發(fā)送波束；以及向服務(wù)BS發(fā)送關(guān)于所述最佳MS發(fā)送波束的信息。

在本發(fā)明的另一方面中，一種支持在基于波束成形的蜂窩系統(tǒng)中跟蹤上行鏈路波束的MS包括：收發(fā)器，該收發(fā)器用于向服務(wù)BS發(fā)送包括服務(wù)BS和鄰近BS的信號質(zhì)量的測量報(bào)告，從服務(wù)BS接收關(guān)于至少一個(gè)波束跟蹤目標(biāo)BS的上行鏈路波束跟蹤信息，并且基于上行鏈路波束跟蹤信息來發(fā)送針對至少一個(gè)波束跟蹤目標(biāo)BS的上行鏈路波束訓(xùn)練信號；以及控制器，該控制器用于從服務(wù)BS接收關(guān)于波束跟蹤目標(biāo)BS的最佳MS發(fā)送波束的信息，并且存儲所接收到的信息。

在本公開的另一方面中，一種支持在基于波束成形的蜂窩系統(tǒng)中跟蹤上行鏈路波束的BS包括：收發(fā)器，該收發(fā)器用于從MS接收包括服務(wù)BS和鄰近BS的信號質(zhì)量的測量報(bào)告，向一個(gè)或多個(gè)波束跟蹤候選BS發(fā)送關(guān)于所述MS的周期隨機(jī)接入信道的信息，從一個(gè)或多個(gè)波束跟蹤候選BS中的至少一個(gè)接收上行鏈路波束跟蹤信息，向MS發(fā)送關(guān)于波束跟蹤目標(biāo)BS的上行鏈路波束跟蹤信息，向波束跟蹤目標(biāo)BS發(fā)送關(guān)于MS的上行鏈路波束訓(xùn)練信號的發(fā)送的信息，從波束跟蹤目標(biāo)BS接收關(guān)于為MS確定的最佳MS發(fā)送波束的信息，并且將關(guān)于所述最佳MS發(fā)送波束的信息發(fā)送到MS；以及控制器，該控制器用于基于所述測量報(bào)告從鄰近BS當(dāng)中確定被確定需要上行鏈路波束跟蹤的一個(gè)或多個(gè)波束跟蹤候選BS，并且從發(fā)送上行鏈路波束跟蹤信息的至少一個(gè)波束跟蹤候選BS當(dāng)中確定至少一個(gè)波束跟蹤目標(biāo)BS。

在本公開的另一方面中，一種支持在基于波束成形的蜂窩系統(tǒng)中跟蹤上行鏈路波束的BS包括：收發(fā)器，該收發(fā)器用于從MS的服務(wù)BS接收關(guān)于由MS周期性地發(fā)送的周期隨機(jī)接入信道的信息，基于關(guān)于周期隨機(jī)接入信道的信息來檢測由MS發(fā)送的周期隨機(jī)接入信道的序列，并且向服務(wù)BS發(fā)送關(guān)于鄰近BS的上行鏈路波束跟蹤信息，從服務(wù)BS接收關(guān)于MS的上行鏈路波束訓(xùn)練信號的發(fā)送的信息，并且向服務(wù)BS發(fā)送關(guān)于MS的最佳MS發(fā)送波束的信息；以及控制器，該控制器用于通過基于關(guān)于上行鏈路波束訓(xùn)練信號的發(fā)送的信息來檢測MS的上行鏈路波束訓(xùn)練信號而為MS確定最佳MS發(fā)送波束。

附圖說明

圖1例示了適用本公開的示例性基于波束成形的蜂窩系統(tǒng)。

圖2例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的基于波束成形的蜂窩系統(tǒng)中可用的幀結(jié)構(gòu)。

圖3是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于跟蹤?quán)徑?BS)的上行鏈路波束的過程的消息流的圖。

圖4a至圖4i例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的跟蹤?quán)徑麭S的上行鏈路波束的流程。

圖5是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的移動(dòng)臺(MS)的操作的流程圖。

圖6是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的服務(wù)BS的操作的流程圖。

圖7是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的鄰近BS的操作的流程圖。

圖8是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的BS的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖9是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的BS發(fā)送器調(diào)制解調(diào)器的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖10是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的BS接收器調(diào)制解調(diào)器的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖11是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的UE的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖12是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的UE發(fā)送器調(diào)制解調(diào)器的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖13是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的UE接收器調(diào)制解調(diào)器的結(jié)構(gòu)的框圖。

具體實(shí)施方式

將參考附圖詳細(xì)地描述本公開的優(yōu)選實(shí)施例。將省略已知功能或構(gòu)造的詳細(xì)描述，以免它將要使本公開的主題混淆。本文中使用的術(shù)語是考慮到根據(jù)本公開的功能而定義的，并且可以根據(jù)用戶或運(yùn)營商的意圖或習(xí)慣而改變。因此，應(yīng)該基于本公開的全面內(nèi)容做出定義。

圖1例示了適用本公開的示例性基于波束成形的蜂窩系統(tǒng)。

參考圖1，基站(BS)110可以使用被配置成陣列天線的發(fā)送天線來為小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)臺(MS)120和130服務(wù)。BS 110通過針對每個(gè)發(fā)送天線的方向(或信道)控制增益值來為一個(gè)或多個(gè)調(diào)度的MS 120和130形成波束。在所例示的示例中，MS#1 120可以被分配BS 110的波束#1 112并且形成轉(zhuǎn)向BS 110的波束122。也就是說，即使MS#1 120由于障礙物而不在從BS 110起的視線上，BS 110也可以通過波束成形給MS#1 120提供具有MS#1 120所需要的服務(wù)質(zhì)量(QoS)的服務(wù)。類似地，MS#2 130可以被分配給BS 110的波束#6 114并且形成轉(zhuǎn)向BS 110的波束132。BS 110使用一對波束114和132來與MS#2 130進(jìn)行通信。

雖然未示出，但是可以獨(dú)立地配置并形成從BS 110指向MS 120和130的下行鏈路(DL)的BS-MS波束對以及從MS 120和130指向BS 110的上行鏈路(UL)的MS-BS波束對。

圖2例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的基于波束成形的蜂窩系統(tǒng)中可用的幀結(jié)構(gòu)。

參考圖2，無線幀被劃分成多個(gè)子幀200。在時(shí)分雙工(TDD)系統(tǒng)中，每個(gè)子幀200被劃分成DL周期202和UL周期204。可以將每個(gè)子幀200劃分成20個(gè)時(shí)隙，并且可以將每個(gè)時(shí)隙分配給特定DL或UL信道。

同步/廣播信道(SYNC/BCH)時(shí)隙212被布置在無線幀中的第一子幀的特定位置處，以用在MS的DL同步和小區(qū)搜索?？刂茣r(shí)隙210遞送諸如在初始隨機(jī)接入期間定義的隨機(jī)接入響應(yīng)(RAR)信息的DL控制信息，或者UL控制信息。波束測量(BM)時(shí)隙216承載DL/UL波束訓(xùn)練信號以及UL數(shù)據(jù)發(fā)送所需的信息，該DL/UL波束訓(xùn)練信號用于在估計(jì)最佳DL波束對(BS的最佳發(fā)送波束和MS的最佳接收波束)、DL信號質(zhì)量等或者估計(jì)最佳UL波束對(BS的最佳接收波束和MS的最佳發(fā)送波束)時(shí)使用。隨機(jī)接入信道(RACH)時(shí)隙214被用于獲取用于MS的初始接入和在MS的接入之后周期UL定時(shí)同步的定時(shí)提前(TA)信息。數(shù)據(jù)時(shí)隙218承載BS與MS之間的DL數(shù)據(jù)或UL數(shù)據(jù)。

因?yàn)橛糜诔跏冀尤氲腟YNC/BCH時(shí)隙212、用于在確定最佳DL波束對時(shí)使用的DL BM時(shí)隙216以及包括小區(qū)公共控制信息的DL控制時(shí)隙210承載為小區(qū)內(nèi)的所有MS所共有的信號，所以BS在符號、時(shí)隙或幀基礎(chǔ)上分配發(fā)送波束，并且通過改變每個(gè)分配單元中的波束來發(fā)送信號。類似于BS，MS在符號、時(shí)隙或幀基礎(chǔ)上分配發(fā)送波束，并且針對為初始接入而發(fā)送的RACH時(shí)隙214、用于在確定最佳UL波束對時(shí)使用的UL BM時(shí)隙216以及在最佳UL波束對被確定之前承載MS的UL控制信息的UL控制時(shí)隙210，通過改變每個(gè)分配單元中的波束來發(fā)送信號。

DL SYNC/BCH時(shí)隙212和UL RACH時(shí)隙214可以承載MS應(yīng)該甚至在網(wǎng)絡(luò)接入之前接收的公共信號，而DL BM和UL BM時(shí)隙216可以承載用于MS的專用信號以估計(jì)在網(wǎng)絡(luò)接入之后BS與MS之間的最佳發(fā)送和接收波束。

MS可以使用由服務(wù)BS和鄰近BS發(fā)送的DL波束訓(xùn)練信號來測量DL信號質(zhì)量，并且基于所測量到的DL信號質(zhì)量來確定是否執(zhí)行越區(qū)切換。如果由MS從服務(wù)BS測量的信號質(zhì)量是M_S并且由MS從鄰近BS測量的信號質(zhì)量是M_T，則可以將越區(qū)切換條件表示為M_T>M_S+a，其中a表示預(yù)定遲滯。如果MS滿足越區(qū)切換條件，則MS執(zhí)行越區(qū)切換。

MS搜索鄰近BS以得到具有最大DL信號質(zhì)量M_T的目標(biāo)BS，通過服務(wù)BS向目標(biāo)BS發(fā)送越區(qū)切換請求消息，并且接收響應(yīng)于越區(qū)切換請求消息的越區(qū)切換命令消息。在收到越區(qū)切換命令消息時(shí)，MS停止來自服務(wù)BS的數(shù)據(jù)接收并且通過在RACH時(shí)隙214中發(fā)送RACH信號來嘗試對目標(biāo)BS的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入。在基于波束成形的蜂窩系統(tǒng)中，當(dāng)在MS處的發(fā)送波束的偏離角等于在BS處的接收波束的到達(dá)角時(shí)，發(fā)送/接收的信號具有最大信號強(qiáng)度。因此，如果MS在發(fā)送RACH信號之后未能從目標(biāo)BS接收到RAR，則MS應(yīng)該通過改變發(fā)送波束來重傳RACH信號，并且目標(biāo)BS應(yīng)該通過改變接收波束來接收RACH信號。

然后，可以使用MS波束的數(shù)量和BS波束的數(shù)量的組合來給出RACH發(fā)送所花費(fèi)的最大時(shí)間，并且RACH發(fā)送至多可能花費(fèi)Nb*Nb*5ms。一般而言，如果BS接收到具有等于或者大于預(yù)定值的信號強(qiáng)度的RACH信號，則BS確定RACH已被檢測到。因此，即使MS接收到對RACH的響應(yīng)(即，RAR)，用于RAR接收的UL波束對也不總是最佳波束對。在這個(gè)上下文中，MS應(yīng)該通過在UL BM時(shí)隙中發(fā)送UL波束訓(xùn)練信號來確定BS與MS之間的最佳UL波束。在從目標(biāo)BS收到RAR時(shí)，MS停止RACH發(fā)送并且發(fā)送UL波束訓(xùn)練信號以便估計(jì)最佳UL波束。像RACH時(shí)隙的發(fā)送一樣，UL波束訓(xùn)練信號的發(fā)送和接收涉及通過改變MS發(fā)送波束和BS接收波束來測量所有波束對的信號質(zhì)量，從而導(dǎo)致大的時(shí)間延遲。

然而，一旦越區(qū)切換被確定，MS和BS就可能不發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，直到在MS發(fā)送RACH之后通過UL BM時(shí)隙確定了最佳MS發(fā)送/接收波束為止。因此，在估計(jì)最佳UL波束時(shí)涉及的時(shí)間延遲中斷了BS與MS之間的通信。

為了避免通信中斷，有必要將RACH發(fā)送到UL波束判定的延遲招致過程簡化。在模擬波束成形系統(tǒng)中，由波束切換引起的時(shí)間延遲可能波束成形不會物理上被減小。因此，MS在越區(qū)切換判定之前初步將目標(biāo)BS確定為越區(qū)切換候選，并且在如下面所描述的本公開的實(shí)施例中為目標(biāo)BS而跟蹤并確定UL發(fā)送波束。因?yàn)镸S將為作為越區(qū)切換候選的目標(biāo)BS初步確定UL波束，所以可以使在越區(qū)切換期間發(fā)送RACH時(shí)隙所花費(fèi)的時(shí)間最小化并且可以省略UL波束判定過程。

現(xiàn)在，將參考附圖在下面給出本公開的實(shí)施例的詳細(xì)描述。

波束成形是借助于多個(gè)天線在朝向服務(wù)區(qū)域的特定方向上使波集中的技術(shù)。波束成形包括幾乎不在除預(yù)定方向外的任何其它方向上發(fā)送信號的發(fā)送波束成形以及幾乎不從除預(yù)定方向外的任何其它方向接收信號的接收波束成形。因此，在波束成形技術(shù)中最重要的是從BS與MS之間的多個(gè)發(fā)送和接收波束對當(dāng)中檢測最佳DL波束對(BS的最佳發(fā)送波束和MS的最佳接收波束)以及最佳UL波束對(BS的最佳接收波束和MS的最佳發(fā)送波束)。

圖3是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于跟蹤?quán)徑麭S的UL波束的過程的消息流的圖。

參考圖3，在操作302中MS可能正在向服務(wù)BS發(fā)送數(shù)據(jù)并且從服務(wù)BS接收數(shù)據(jù)。如在操作304中一樣，MS可以在數(shù)據(jù)發(fā)送和接收期間周期性地發(fā)送RACH。

塊306指示包括操作308至314的DL測量過程。

在操作308中，服務(wù)BS在每個(gè)預(yù)定周期和/或資源中發(fā)送用于DL測量的信號(參考信號、導(dǎo)頻信號、前導(dǎo)碼信號、信標(biāo)信號等)。同樣地，在操作310中鄰近BS也發(fā)送用于DL測量的信號。用于DL測量的信號可以是在前述DL BM時(shí)隙中承載的信號。在操作312中，MS使用由BS在DL BM時(shí)隙中發(fā)送的信號來執(zhí)行DL信號測量。在另一實(shí)施例中，MS可以使用DL BM時(shí)隙或DL SYNC/BCH時(shí)隙來測量服務(wù)BS和鄰近BS的DL信號質(zhì)量。

在操作314中MS確定是否有必要為鄰近BS而估計(jì)和跟蹤UL波束。具體地，MS將從鄰近BS測量的信號質(zhì)量與從服務(wù)BS測量的信號質(zhì)量進(jìn)行比較。如果鄰近BS的信號質(zhì)量大于(服務(wù)BS的信號質(zhì)量–b)，則MS確定UL波束跟蹤是鄰近BS所需要的(M_T>M_S–b，其中b表示波束跟蹤的遲滯)。當(dāng)使用以上UL波束跟蹤條件時(shí)，可以在非常好的信道上與服務(wù)BS進(jìn)行通信的MS中防止針對鄰近BS的UL波束跟蹤的不必要的開銷。在操作314中，MS可以檢測滿足UL波束跟蹤條件的一個(gè)或多個(gè)鄰近BS并且對所檢測到的鄰近BS中的每一個(gè)執(zhí)行以下操作。

在操作316中，MS將DL信號測量的結(jié)果報(bào)告給服務(wù)BS。測量報(bào)告包括關(guān)于在操作314中被檢測為滿足UL波束跟蹤條件的一個(gè)或多個(gè)鄰近BS的信息。可以按DL信號強(qiáng)度的升序報(bào)告一個(gè)或多個(gè)鄰近BS的小區(qū)標(biāo)識符(ID)。也就是說，服務(wù)BS可以通過從最高有效位(MSB)開始對由MS報(bào)告的UL信道進(jìn)行解碼，來按較大DL信號強(qiáng)度的次序確定鄰近BS。

在操作318中，服務(wù)BS確定MS針對鄰近BS的UL波束跟蹤。具體地，服務(wù)BS基于測量報(bào)告消息來選擇MS將對其執(zhí)行UL波束跟蹤的一個(gè)或多個(gè)鄰近BS，該測量報(bào)告包括關(guān)于按較高信號質(zhì)量的次序排列的鄰近BS的信息(即，小區(qū)ID)。服務(wù)BS可以選擇由MS報(bào)告的一個(gè)或多個(gè)鄰近BS中的一個(gè)或者由MS報(bào)告的一個(gè)或多個(gè)鄰近BS的至少一部分作為用于波束跟蹤的候選BS。

塊320指示針對鄰近BS的UL波束跟蹤過程，包括操作330至338。

在操作330中，服務(wù)BS向在操作318中選擇的波束跟蹤候選BS發(fā)送關(guān)于由MS周期性地發(fā)送的RACH序列的ID的信息。也就是說，為了從服務(wù)BS接收用于UL同步的TA信息，與服務(wù)BS進(jìn)行通信的MS以每隔預(yù)定時(shí)間間隔發(fā)送周期RACH序列。因?yàn)橹芷赗ACH是以無爭用方式而被管理的，所以鄰近BS不知道RACH序列ID。然而，服務(wù)BS通過向波束跟蹤候選BS通知由MS發(fā)送的周期RACH序列的ID，使得波束跟蹤候選BS能夠來檢測由MS發(fā)送的周期RACH序列。如在操作332和334中一樣，服務(wù)BS和MS可以甚至在針對鄰近BS的UL波束跟蹤過程期間也執(zhí)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收以及周期RACH過程。在獲取了關(guān)于在周期RACH過程中由MS發(fā)送的周期RACH序列的信息(ID)后，波束跟蹤候選BS可以檢測由MS發(fā)送的周期RACH序列。

在操作336中，波束跟蹤候選BS中的每一個(gè)檢測MS的周期RACH序列并且向服務(wù)BS發(fā)送關(guān)于該周期RACH序列的檢測的響應(yīng)消息。響應(yīng)消息是針對UL波束跟蹤的RAR并且包括標(biāo)識發(fā)送該響應(yīng)消息的BS的小區(qū)ID、用于UL同步的TA信息以及要用于MS發(fā)送UL波束訓(xùn)練信號的至少一個(gè)參數(shù)。

即使波束跟蹤候選BS已檢測到由MS發(fā)送的RACH序列，也仍然尚不判定要用于到MS和來自MS的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的最佳波束。一般而言，如果BS接收到具有等于或者大于預(yù)定值的信號強(qiáng)度的RACH序列，則BS確定它已檢測到RACH，并且因此可以用來接收RACH的UL波束對可用于UL控制信道的發(fā)送和接收。然而，這不意味著UL波束對也總是可用于數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。因此，MS應(yīng)該發(fā)送UL波束訓(xùn)練信號，使得波束跟蹤候選BS可以估計(jì)用于數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的最佳波束。因?yàn)閁L波束訓(xùn)練信號是專用信號，所以每個(gè)BS可以以不同的方式管理UL波束訓(xùn)練信號。也就是說，因?yàn)橛糜诎l(fā)送UL波束訓(xùn)練信號的參數(shù)可以指示用于發(fā)送UL波束訓(xùn)練信號的頻帶、時(shí)間或代碼索引，所以應(yīng)該將這些參數(shù)發(fā)送到MS。

響應(yīng)于在操作336中接收到的響應(yīng)消息，服務(wù)BS從發(fā)送響應(yīng)消息的BS當(dāng)中選擇最適合MS的一個(gè)或多個(gè)波束跟蹤目標(biāo)BS。在實(shí)施例中，服務(wù)BS可以從已發(fā)送響應(yīng)消息的波束跟蹤候選BS當(dāng)中選擇具有由MS報(bào)告的最佳信號質(zhì)量的BS作為波束跟蹤目標(biāo)BS。

在操作338中，服務(wù)BS將從波束跟蹤目標(biāo)BS接收到的響應(yīng)消息發(fā)送到MS。響應(yīng)消息包括波束跟蹤目標(biāo)BS的ID、用于UL同步的TA信息以及用于發(fā)送UL波束訓(xùn)練信號的參數(shù)中的至少一個(gè)。如在操作340中一樣，服務(wù)BS和MS可以甚至在波束跟蹤目標(biāo)BS的確定期間繼續(xù)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。

塊342指示針對波束跟蹤目標(biāo)BS的UL波束跟蹤過程，包括操作344至350。

在操作344中，服務(wù)BS向波束跟蹤目標(biāo)BS發(fā)送關(guān)于MS的UL波束訓(xùn)練信號的信息。在操作346中MS基于關(guān)于UL波束訓(xùn)練信號的信息在UL BM時(shí)隙中發(fā)送UL波束訓(xùn)練信號。關(guān)于UL波束訓(xùn)練信號的信息可以包括關(guān)于發(fā)送該UL波束訓(xùn)練信號的時(shí)間(即，時(shí)隙位置)的信息。

如果MS具有充足的發(fā)送功率，則MS可以對針對服務(wù)BS和波束跟蹤目標(biāo)BS的UL波束訓(xùn)練信號進(jìn)行復(fù)用并且在UL BM時(shí)隙中發(fā)送經(jīng)復(fù)用的UL波束訓(xùn)練信號。復(fù)用可以是頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用或碼分復(fù)用。然而，因?yàn)镸S的發(fā)送功率在真實(shí)通信環(huán)境中是有限的，所以針對服務(wù)BS和波束跟蹤目標(biāo)BS的UL BM時(shí)隙可以彼此區(qū)分開。在實(shí)施例中，MS可以在偶數(shù)子幀的UL BM時(shí)隙中發(fā)送針對服務(wù)BS的UL波束訓(xùn)練信號，然而MS可以在奇數(shù)子幀的UL BM時(shí)隙中發(fā)送針對波束跟蹤目標(biāo)BS的UL波束訓(xùn)練信號。僅預(yù)先確定的BS可以成功地接收被應(yīng)用有TA的專用UL波束訓(xùn)練信號，并且根據(jù)該專用UL波束訓(xùn)練信號估計(jì)最佳UL波束對。

在操作348中，波束訓(xùn)練目標(biāo)BS基于UL波束訓(xùn)練信號的測量結(jié)果為MS估計(jì)最佳發(fā)送和接收波束，并且發(fā)送關(guān)于波束對的信息。在實(shí)施例中，波束跟蹤目標(biāo)BS可以僅向服務(wù)BS發(fā)送關(guān)于為MS估計(jì)的最佳UL發(fā)送波束的信息。

在操作350中，服務(wù)BS向MS發(fā)送從波束跟蹤目標(biāo)BS接收到的關(guān)于MS的最佳UL發(fā)送波束的信息。MS可以通過以上過程在不中斷與服務(wù)BS的通信的情況下獲取關(guān)于波束跟蹤目標(biāo)BS的最佳UL發(fā)送波束的信息。隨后，如在操作352中一樣，服務(wù)BS和MS可以繼續(xù)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收直到越區(qū)切換被確定為止。

MS管理關(guān)于波束跟蹤目標(biāo)BS的最佳UL發(fā)送波束的信息。MS可以管理一個(gè)或多個(gè)波束跟蹤目標(biāo)BS的最佳UL發(fā)送波束。如果受管理的一個(gè)或多個(gè)波束跟蹤目標(biāo)BS中的一個(gè)成為越區(qū)切換目標(biāo)BS，則MS可以基于關(guān)于越區(qū)切換目標(biāo)BS的最佳UL發(fā)送波束的信息向越區(qū)切換目標(biāo)BS發(fā)送越區(qū)切換相關(guān)信號。

圖4a至圖4i例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的針對鄰近BS的UL波束跟蹤流程。

參考圖4a，MS 400測量從服務(wù)BS 410接收到的DL信號的信號質(zhì)量M_S 402以及從鄰近BS 412接收到的DL信號的信號質(zhì)量M_T 404。在所例示的示例中，鄰近BS 412是鄰近BS i并且從鄰近BS i測量的信號質(zhì)量是M_T(i)。

參考圖4b，MS 400確定UL波束跟蹤是否是鄰近BS 412所需要的。也就是說，MS確定UL波束跟蹤是滿足UL波束跟蹤條件M_T(i)>M_S–b的鄰近BS i 412所需要的。波束跟蹤的遲滯b可以由服務(wù)BS預(yù)先確定或者發(fā)信號通知。

參考圖4c，MS 400向服務(wù)BS 410發(fā)送包括關(guān)于滿足條件的至少一個(gè)鄰近BS 412的標(biāo)識信息和/或信號質(zhì)量信息的測量報(bào)告420。測量報(bào)告420可以包括按較高信號質(zhì)量的次序排列的滿足條件的一個(gè)或多個(gè)鄰近BS 412的小區(qū)ID。然后，服務(wù)BS 410基于測量報(bào)告420將具有較高信號質(zhì)量的一個(gè)或多個(gè)鄰近BS 412確定為波束跟蹤候選BS。

在另一實(shí)施例中，MS 400可以在測量報(bào)告中將所有(或預(yù)定數(shù)量的)檢測到的鄰近BS的信號質(zhì)量發(fā)送到服務(wù)BS 410，而無需考慮條件，并且服務(wù)BS 410可以將具有等于或者高于預(yù)定閾值的信號質(zhì)量的一個(gè)或多個(gè)鄰近BS 412確定為波束跟蹤候選BS。

參考圖4d，服務(wù)BS 410向波束跟蹤候選BS 414發(fā)送UL波束跟蹤-RA通知消息424，該通知消息424包括關(guān)于由MS 400周期性地發(fā)送的周期RACH的序列ID的信息。MS 400通過在周期RACH的每個(gè)發(fā)送周期中改變發(fā)送波束來發(fā)送周期RACH的序列。波束跟蹤候選BS 414可以基于包括在UL波束跟蹤-RA通知消息424中的信息來檢測由MS 400發(fā)送的周期RACH的序列。

參考圖4e，波束跟蹤候選BS 414檢測由MS 400發(fā)送的周期RACH的序列，并且向服務(wù)BS 410發(fā)送指示周期RACH的序列的檢測的UL波束跟蹤-RA響應(yīng)消息426。UL波束跟蹤-RA響應(yīng)消息426包括關(guān)于波束跟蹤候選BS 414的TA信息以及用于發(fā)送UL波束訓(xùn)練信號的至少一個(gè)UL BM參數(shù)。該至少一個(gè)UL BM參數(shù)指示例如用于UL波束訓(xùn)練信號的代碼劃分的序列ID或用于發(fā)送UL波束訓(xùn)練信號的頻率/時(shí)間資源。服務(wù)BS 410從已發(fā)送UL波束跟蹤-RA響應(yīng)消息426的一個(gè)或多個(gè)波束跟蹤候選BS 414當(dāng)中選擇一個(gè)或多個(gè)波束跟蹤目標(biāo)BS。在實(shí)施例中，服務(wù)BS 410可以基于由圖4c中所例示的測量報(bào)告所報(bào)告的信號質(zhì)量來選擇具有最佳信號質(zhì)量的至少一個(gè)鄰近BS作為波束跟蹤目標(biāo)BS。

參考圖4f，服務(wù)BS 410向MS 400發(fā)送UL波束跟蹤-RA響應(yīng)消息428，其包括波束跟蹤目標(biāo)BS 416的小區(qū)ID、用于發(fā)送UL波束訓(xùn)練信號的參數(shù)以及TA信息。

參考圖4g，服務(wù)BS 410向波束跟蹤目標(biāo)BS 416發(fā)送UL波束跟蹤通知消息430，該UL波束跟蹤通知消息430包括關(guān)于承載來自MS 400的UL波束訓(xùn)練信號的UL BM時(shí)隙的定時(shí)的信息。MS 400可以在一個(gè)UL BM時(shí)隙中對針對服務(wù)BS 410和波束跟蹤目標(biāo)BS 416的UL波束訓(xùn)練信號進(jìn)行復(fù)用并且發(fā)送經(jīng)復(fù)用的UL波束訓(xùn)練信號?；蛘進(jìn)S 400可以在不同的UL BM時(shí)隙中發(fā)送針對服務(wù)BS 410和波束跟蹤目標(biāo)BS 416的UL波束訓(xùn)練信號。根據(jù)關(guān)于BS的TA信息，針對BS 410和416中的每一個(gè)的UL波束訓(xùn)練信號以提前的定時(shí)被發(fā)送。波束跟蹤目標(biāo)BS 416可以使用從MS 400接收到的波束訓(xùn)練信號來估計(jì)最佳BS接收波束和最佳MS發(fā)送波束。

參考圖4h，波束跟蹤目標(biāo)BS 416通過UL波束跟蹤響應(yīng)消息434來向服務(wù)BS 410報(bào)告關(guān)于為MS 400確定的MS發(fā)送波束的信息。

參考圖4i，服務(wù)BS 410向MS400發(fā)送由波束跟蹤目標(biāo)BS 416估計(jì)的包括關(guān)于MS 400的最佳發(fā)送波束的信息的UL波束跟蹤響應(yīng)消息436?？梢詫⒃撔畔⑴c作為關(guān)于波束跟蹤目標(biāo)BS 416的標(biāo)識信息的小區(qū)ID一起發(fā)送到MS 400。MS 400管理波束跟蹤目標(biāo)BS 416的最佳發(fā)送波束，以用在可以被稍后執(zhí)行的越區(qū)切換中。

如上所述，MS 400向滿足圖4b的UL波束跟蹤條件的每個(gè)波束跟蹤目標(biāo)BS發(fā)送UL波束訓(xùn)練信號，并且通過服務(wù)BS 410來接收指示波束跟蹤目標(biāo)BS的最佳MS發(fā)送波束的響應(yīng)。

圖5是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的MS的操作的流程圖。

參考圖5，MS基于從BS接收到的DL信號來測量服務(wù)BS和鄰近BS的信號質(zhì)量，并且向服務(wù)BS發(fā)送包括所測量到的信號質(zhì)量的測量報(bào)告。在本文中，MS可以在測量報(bào)告中僅報(bào)告關(guān)于滿足預(yù)定條件的信號質(zhì)量的信息。預(yù)定條件例如是M_T(i)>M_S-b。

在操作510中，MS從服務(wù)BS接收至少一個(gè)波束跟蹤目標(biāo)BS的UL波束跟蹤信息。波束跟蹤目標(biāo)BS的UL波束跟蹤信息可以包括波束跟蹤目標(biāo)BS的小區(qū)ID、用于發(fā)送UL波束訓(xùn)練信號的參數(shù)以及TA信息中的至少一個(gè)。

在操作515中，MS基于UL波束跟蹤信息發(fā)送針對波束跟蹤目標(biāo)BS的UL波束訓(xùn)練信號。在操作520中，MS從服務(wù)BS接收關(guān)于波束跟蹤目標(biāo)BS的最佳MS發(fā)送波束的信息。

圖6是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的服務(wù)BS的操作的流程圖。

參考圖6，在操作605中服務(wù)BS從MS接收包括鄰近BS或者被確定為需要UL波束發(fā)送的鄰近BS的信號質(zhì)量的測量報(bào)告。在操作610中，服務(wù)BS從通過測量報(bào)告所報(bào)告的鄰近BS當(dāng)中確定一個(gè)或多個(gè)波束跟蹤候選BS，并且向所確定的波束跟蹤候選BS發(fā)送關(guān)于MS的周期RACH信息。周期RACH信息意指由MS周期性地發(fā)送的RACH序列的ID。

在操作615中，服務(wù)BS從所確定的一個(gè)或多個(gè)波束跟蹤候選BS的至少一部分接收發(fā)送UL波束訓(xùn)練信號所需的TA信息和UL BM參數(shù)。在操作620中，服務(wù)BS從已發(fā)送UL BM參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)波束跟蹤候選BS當(dāng)中確定至少一個(gè)波束跟蹤目標(biāo)BS，并且向MS發(fā)送與該波束跟蹤目標(biāo)BS有關(guān)的TA信息和UL BM參數(shù)。

在操作625中，服務(wù)BS向波束跟蹤目標(biāo)BS發(fā)送關(guān)于來自MS的UL波束訓(xùn)練信號的發(fā)送的信息。關(guān)于UL波束訓(xùn)練信號的發(fā)送的信息意指關(guān)于MS在其中發(fā)送UL波束訓(xùn)練信號的UL BM時(shí)隙的定時(shí)的信息。服務(wù)BS在操作630中接收關(guān)于由波束跟蹤目標(biāo)BS所確定的用于MS的最佳MS發(fā)送波束的信息，并且在操作635中將關(guān)于最佳MS發(fā)送波束的信息發(fā)送到MS。

圖7是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的鄰近BS的操作的流程圖。

參考圖7，在操作705中鄰近BS從MS的服務(wù)BS接收關(guān)于由MS周期性地發(fā)送的周期RACH序列的信息。鄰近BS在操作710中基于該信息檢測由MS發(fā)送的周期RACH序列，并且在操作715中向服務(wù)BS發(fā)送關(guān)于鄰近BS的TA信息以及用于發(fā)送UL訓(xùn)練信號的參數(shù)。

鄰近BS在操作720中從服務(wù)BS接收關(guān)于MS發(fā)送UL波束訓(xùn)練信號的定時(shí)的信息，并且在操作725中通過基于定時(shí)信息檢測MS的UL波束訓(xùn)練信號來為MS確定最佳MS發(fā)送波束。在操作730中，鄰近BS向服務(wù)BS發(fā)送關(guān)于最佳MS發(fā)送波束的信息，使得當(dāng)MS執(zhí)行到鄰近BS的越區(qū)切換時(shí)，MS可以使用該信息。

圖8是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的BS的結(jié)構(gòu)的框圖。

參考圖8，發(fā)送器調(diào)制解調(diào)器805生成要在控制和數(shù)據(jù)時(shí)隙中發(fā)送的信號。所生成的信號通過發(fā)送器射頻(RF)單元810并且然后通過天線815而被發(fā)送。通過天線815接收到的信號通過接收器RF單元820被發(fā)送到接收器調(diào)制解調(diào)器825。控制器830確定是否為控制時(shí)隙或數(shù)據(jù)時(shí)隙生成信號，使用由接收器調(diào)制解調(diào)器825估計(jì)的信息來確定發(fā)送信號和波束，并且向波束映射器835發(fā)送波束信息。波束映射器835控制發(fā)送器RF單元810和接收器RF單元820以使用通過控制器830接收到的波束信息來生成適合于發(fā)送信號和接收信號的波束。

圖9是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的BS的發(fā)送器調(diào)制解調(diào)器805的結(jié)構(gòu)的框圖。

參考圖9，SS/BCH時(shí)隙發(fā)送器905基于BCH ID和小區(qū)ID生成用于MS的DL同步的SS/BCH信號。BM時(shí)隙發(fā)送器910基于小區(qū)ID生成DL BM信號，使得MS可以估計(jì)DL波束對并且測量信號質(zhì)量?？刂茣r(shí)隙發(fā)送器915響應(yīng)于對周期RACH序列的檢測生成RAR消息，或者生成包括控制比特的控制信號。數(shù)據(jù)時(shí)隙發(fā)送器920生成包括數(shù)據(jù)比特的數(shù)據(jù)信號。所生成的信號通過發(fā)送器RF單元810和天線815在空中輻射。

圖10是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的BS的接收器調(diào)制解調(diào)器825的結(jié)構(gòu)的框圖。

參考圖10，RACH時(shí)隙接收器1005檢測用于MS的初始BS進(jìn)入的初始RACH以及該MS的周期RACH。BM時(shí)隙接收器1010從接收到的信號中檢測UL BM時(shí)隙信號，以用于估計(jì)UL波束對并且測量MS的信號質(zhì)量。控制時(shí)隙接收器1015從所接收到的信號中檢測由MS發(fā)送的控制時(shí)隙信號，并且數(shù)據(jù)時(shí)隙接收器1020從所接收到的信號中檢測由MS發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)隙信號。

圖11是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的MS的結(jié)構(gòu)的框圖。

參考圖11，發(fā)送器調(diào)制解調(diào)器1105生成要在控制時(shí)隙和數(shù)據(jù)時(shí)隙中發(fā)送的信號。所生成的信號通過發(fā)送器RF單元1110并且然后通過天線1115而被發(fā)送。通過天線1115接收到的信號通過接收器RF單元1120被發(fā)送到接收器調(diào)制解調(diào)器1125?？刂破?130確定是否在發(fā)送器調(diào)制解調(diào)器1105中為控制時(shí)隙或數(shù)據(jù)時(shí)隙生成信號，使用由接收器調(diào)制解調(diào)器1125估計(jì)的信息來確定發(fā)送信號和波束，并且向波束映射器1135發(fā)送波束信息。波束映射器1135控制發(fā)送器RF單元1110和接收器RF單元1120以使用通過控制器1130接收到的波束信息來生成適合于發(fā)送信號和接收信號的波束。

圖12是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的MS的發(fā)送器調(diào)制解調(diào)器1105的結(jié)構(gòu)的框圖。

參考圖12，RACH時(shí)隙發(fā)送器1205生成用于MS的初始BS進(jìn)入的初始RACH以及該MS的周期RACH。BM時(shí)隙發(fā)送器1210基于小區(qū)ID生成用于UL波束對的估計(jì)的UL BM時(shí)隙信號以及MS與BS之間的鏈路質(zhì)量測量結(jié)果?？刂茣r(shí)隙發(fā)送器1215生成控制時(shí)隙信號，并且數(shù)據(jù)時(shí)隙發(fā)送器1220發(fā)送MS的UL數(shù)據(jù)。所生成的信號通過發(fā)送器RF單元1110和天線1115在空中輻射。

圖13是例示了根據(jù)本公開的實(shí)施例的MS的接收器調(diào)制解調(diào)器1125的結(jié)構(gòu)的框圖。

參考圖13，SS/BCH時(shí)隙接收器1305從接收到的信號中檢測SS/BCH信號，以用于DL同步和小區(qū)搜索。BM時(shí)隙接收器1310從所接收到的信號中檢測DL BM時(shí)隙信號，測量DL波束對和信號質(zhì)量，并且確定最佳BS發(fā)送波束和最佳MS接收波束?？刂茣r(shí)隙接收器1315從所接收到的信號中檢測控制信息，并且數(shù)據(jù)時(shí)隙接收器1320從所接收到的信號中檢測由BS發(fā)送的數(shù)據(jù)。

雖然已經(jīng)參照本公開的特定實(shí)施例示出并描述了本公開，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離如由所附權(quán)利要求及其等同物限定的本公開的精神和范圍的情況下，可以在其中做出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。