波束未对准检测方法和用户设备技术

本发明专利技术提出一种具有波束成形的无线通信系统的波束未对准检测方法。为了识别未对准波束，相对波束质量衰减可以藉由比较专用波束质量和参考波束质量来获取。参考波束与专用波束支持类似的传输路径，且参考波束具有更好的移动鲁棒性。在一实施例中，参考波束是专用波束的相关控制波束。为了检测波束未对准，第一专用波束SINR与第二相关控制波束SINR被用来进行比较。通过利用本发明专利技术，可更适当地应用波束追踪操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交叉引用本申请根据35U.S.C.§119要求2014年9月26日递交的美国临时申请案62/055,689，专利技术名称为“BeamMisalignmentDetectionforWirelessCommunicationSystemwithBeamforming，”的优先权，且将上述申请作为参考。
本专利技术有关于无线通信，且尤其有关于毫米波(MillimeterWave,mmW)波束成形(beamforming)系统中的波束未对准(misalignment)检测。
技术介绍
在下一代宽带蜂窝通信网络中，移动载波带宽的日益短缺促进了对利用不足的3G到300GHz之间的mmWave频谱的探索。mmWave频带的可用频谱是传统蜂窝系统的两百倍大。mmWave无线网络采用窄波束进行方向性(directional)通信，并可支持数千兆位(multi-gigabit)的数据率。利用不足的mmWave频谱的带宽具有1mm到100mm的波长。mmWave频谱如此小的波长可使大量微型天线(miniaturizedantenna)放置在一小区域内。这种微型天线系统可通过电子操纵阵列(electricallysteerablearray)形成方向性传送，从而达到较高的波束成形增益。由于mmWave半导体电路最近的发展，mmWave无线系统已成为实作中一种很有前途的方案。然而，对方向性传送的严重依赖以及传播环境的脆弱也给mmWave网络带来特有的挑战。通常，蜂窝网络系统被设计为达到以下目标：1)同时服务具有广泛的动态操作情况的多个用户；2)对信道变化、流量负载的动态和不同的QoS需求具有鲁棒性(robust)；以及3)有效利用如带宽和功率的资源。波束成形给达到上述目标增加了困难。模拟波束成形(analogbeamforming)是应用于mmWave波束成形无线系统中一个好的候选方案。其可提供阵列增益，从而补偿恶劣无线传播环境造成的严重的路径损耗，并可省去在TX/RX端的多个天线单元之间训练信道响应矩阵的需求。为了提供合适的阵列增益，可能需要大量的阵列单元。不同的波束成形器可具有不同的空间解析度，即波束宽度。举例来说，扇形天线(sectorantenna)可具有较短但是较宽的空间覆盖，而波束成形天线可具有较长但是较窄的空间覆盖。为了提供适中的阵列增益，可能需要大量阵列单元。原则上，波束训练机制包括初始波束对准(alignment)和后续的波束追踪(tracking)，可保证BS波束和UE波束对准以用于数据通信。为了确保波束对准，波束追踪操作随着信道改变做出适当的调整。过快的追踪导致较高的负荷，过慢的追踪导致波束未对准。波束追踪操作可类比于链路适配(linkadaptation)操作。为了适合的链路适配操作，相关的信道状态信息(ChannelStateInformation,CSI)应被收集并提供给调度器(如基站)。然而，在mmWave系统中，由于波长的差异，传输路径使用期(lifetime)应比传统蜂窝频带少一个数量级。加上专用波束具有较小空间覆盖范围，专用波束的有效传输路径的数目可能非常有限，因此对UE移动和环境改变更脆弱。决定和调整CSI回报周期因此更重要。类似地，利用波束未对准检测，mmWave波束成形系统将能够更适当地调整波束追踪操作。
技术实现思路
本专利技术提出一种具有波束成形的无线通信系统的波束未对准检测方法。为了识别未对准波束，相对波束质量衰减可以藉由比较专用波束质量和参考波束质量来获取。参考波束与专用波束支持类似的传输路径，且参考波束具有更好的移动鲁棒性。在一实施例中，参考波束是专用波束的相关控制波束。为了检测波束未对准，第一专用波束SINR与第二相关控制波束SINR被用来进行比较。在一实施例中，UE通过已训练并对准的专用波束与BS建立连接，其中该专用波束具有较好的解析度和较窄的波束宽度。UE监测该专用波束并确定第一波束质量。UE监测参考波束并确定第二波束质量。参考波束具有较粗糙的解析度和较宽的波束宽度。专用波束和该参考波束具有重叠的空间覆盖范围。UE通过比较该第一波束质量和该第二波束质量，确定该专用波束的波束对准状态。在另一实施例中，BS通过已训练并对准的专用波束与UE建立连接。专用各波束具有较好的解析度和较窄的波束宽度。BS获取专用波束的第一波束质量。BS获取参考波束的第二波束质量。参考波束具有较粗糙的解析度和较宽的波束宽度。专用波束和参考波束具有重叠的空间覆盖范围。BS通过比较第一波束质量和第二波束质量，确定专用波束的波束对准状态。如下详述其它实施例以及优势。本部分内容并非对专利技术作限定，本专利技术范围由权利要求所限定。附图说明附图说明了本专利技术的实施例，其中相同的符号代表相同的元件。图1是根据一新颖性方面的波束成形无线通信网络中的控制波束和专用波束的示意图。图2是实现本专利技术某些实施例的基站和用户设备的简化方块示意图。图3是采用控制波束传送和专用波束传送的波束未对准检测的示意图。图4是波束成形网络中波束未对准检测的第一示范例的示意图。图5是波束成形网络中波束未对准检测的第二示范例的示意图。图6是波束成形系统中基站进行的波束未对准检测的第一实施例的示意图。图7是波束成形系统中基站进行的波束未对准检测的第二实施例的示意图。图8是波束成形网络中由用户设备进行的波束未对准检测的一实施例的示意图。图9是根据一新颖性方面的波束成形系统中从UE角度的波束未对准检测方法的流程图。图10是根据一新颖性方面的波束成形系统中从BS角度的波束未对准检测的方法流程图。具体实施方式以下将详述本专利技术的一些实施例，其中某些示范例通过附图描述。图1是根据一新颖性方面的波束成形mmWave蜂窝网络100中的控制波束和专用波束的示意图。波束成形mmWave移动通信网络100包括基站BS101和用户设备UE102。mmWave蜂窝网络采用具有窄波束的方向性通信，并可支持数千兆位的数据率。方向性通信可通过数字以及/模拟波束成形达到，其中多个天线单元应用多个波束成形权重集合，以形成多个波束。在图1所示的示范例中，BS101有方向性地配置多个小区，每个小区被粗糙的一TX/RX控制波束集合所覆盖。举例来说，小区110由四个控制波束CB1、CB2、CB3和CB4的集合覆盖。控制波束CB1-CB4的集合覆盖小区110的整个服务区域，且每个控制波束本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：由用户设备通过专用波束与基站建立数据连接，其中该专用波束具有较好的解析度和较窄的波束宽度；监测该专用波束并确定第一波束质量；监测参考波束并确定第二波束质量，其中该参考波束具有较粗糙的解析度和较宽的波束宽度，且该专用波束和该参考波束具有重叠的空间覆盖范围；以及通过比较该第一波束质量和该第二波束质量，确定该专用波束的波束对准状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.26 US 62/055,689;2015.09.24 US 14/863,4921.一种方法，包括：
由用户设备通过专用波束与基站建立数据连接，其中该专用波束具有较
好的解析度和较窄的波束宽度；
监测该专用波束并确定第一波束质量；
监测参考波束并确定第二波束质量，其中该参考波束具有较粗糙的解析
度和较宽的波束宽度，且该专用波束和该参考波束具有重叠的空间覆盖范围；
以及
通过比较该第一波束质量和该第二波束质量，确定该专用波束的波束对
准状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该参考波束为控制波束，且
该控制波束的集合覆盖小区的整个服务区域。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，波束质量与相应的波束信道
的信号干扰噪声比或信道质量指示符有关。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，波束质量估计被滤波以变平
滑。
5.如权利要求3所述的方法，其中该第一波束质量的第一滤波窗口等于
或小于该第二波束质量的第二滤波窗口。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若该第一波束质量接近该第
二波束质量或低于该第二波束质量，该专用波束被确定为未对准。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若该第一波束质量和该第二
波束质量均低于阈值，该专用波束不被确定为未对准。
8.一种用户设备，包括：
收发机，用来通过专用波束与基站建立数据连接，其中该专用波束具有
较好的解析度和较窄的波束宽度；
波束监测器，用来监测该专用波束并确定第一波束质量，波束监测器也
监测参考波束并确定第二波束质量，其中该参考波束具有较粗糙的解析度和
较宽的波束宽度，且该专用波束和该参考波束具有重叠的空间覆盖范围；以
及
波束未对准检测器，通过比较该第一波束质量和该第二波束质量，确定
该专用波束的波束对准状态。
9.如权利要求8所述的用户设备，其特征在于，该参考波束为控制波束，
且该控制波束的集合覆盖小区的整...

【专利技术属性】
技术研发人员：游家豪，张铭博，爱民·贾斯汀·桑，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71