BR112017006485B1 - Métodos de administração de feixes para redes celulares ou sem fio e equipamento de usuário - Google Patents

Abstract

MÉTODOS DE ADMINISTRAÇÃO DE FEIXES PARA REDES CELULARES OU SEM FIO E EQUIPAMENTO DE USUÁRIO. É proposto um método de administração de feixes em uma rede celular ou sem fio. As redes celular/sem fio que operam em uma faixa de frequência Ka ou acima dela exigem o emprego de antena direcional (ou através da formação de feixes à base de arranjos) para compensar uma grave perda de trajeto. A conservação da precisão do direcionamento e rastreamento de antena é essencial em muitas fases do processo de comunicação. Usando-se sinais piloto em ligação ascendente para o alinhamento/rastreamento de feixes, em combinação com a formação de feixes comutada no UE e formação de feixes adaptativa na BS, obtém-se uma administração de feixes efetiva com uma redução de gastos suplementares, da complexidade e dos custos.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS CORRELATOS

[001] Este pedido reivindica prioridade nos termos de 35 U.S.C. § 119 ao Pedido Provisório U.S. No. 62/060.786, intitulado “Beam Administration Methods for Cellular/Wireless Networks” depositado em 7 de outubro de 2014 e do Pedido Provisório U.S. No. 14/868.705, depositado em 29 de setembro de 2015, cujo conteúdo é incorporado ao presente documento a título de referência.

CAMPO TÉCNICO

[002] As modalidades descritas se referem em linhas gerais à comunicação sem fim, e, mais especificamente, a métodos de administração de feixes em um sistema de formação de feixes de Ondas Milimétricas (mmW).

FUNDAMENTOS

[003] A insuficiência de largura de banda de que cada vez mais sofrem as portadoras de telefones móveis motivou a exploração do espectro de frequências de Onda Milimétrica (mmWave) pouco utilizado entre 3G e 300G de Hz para as redes de comunicação celular de banda larga da seguinte geração. O espectro disponível de faixa de mmWave é duzentas vezes maior do que o sistema celular convencional. A rede sem fio em mmWave usa comunicações direcionais com feixes estreitos e pode sustentar uma taxa de dados em multi-gigabits. A largura de banda pouco utilizado do espectro de mmWave tem comprimentos de onda que variam de 1 mm a 100 mm. Os comprimentos de onda muito pequenos do espectro de mmWave permitem que um número grande de antenas miniaturizadas seja colocado em uma pequena área. Tal sistema de antenas miniaturizadas pode produzir ganhos em formação de feixes através de arranjos elevados eletricamente controláveis que geram transmissões direcionais.

[004] Com os avanços recentes em circuitos de semicondutores em mmWave, o sistema sem fio em mmWave se tornou uma solução promissora para uma implementação real. No entanto, a grande dependência de transmissões direcionais e a vulnerabilidade do ambiente de propagação apresentam desafios específicos para a rede de mmWave. Em geral um sistema de rede celular é projetado para atingir as seguintes metas: 1) servir muitos usuários com condições operacionais dinâmicas amplamente simultaneamente; 2) se robusto à dinâmica em variação de canal, carga de tráfego e diferentes exigências de QoS; e 3) utilizar eficientemente recursos tais como largura de banda e potência. A formação de feixes aumenta a dificuldade de se atingir estas metas.

[005] A manutenção da precisão no direcionamento e rastreamento de antena é essencial em muitas fases do processo de comunicação. Em principio, o mecanismo de administração/treinamento de feixes, que inclui tanto o alinhamento inicial de feixes e o subsequente rastreamento de feixes, assegura que o feixe da estação base (BS) e o feixe do equipamento de usuário (UE) estão alinhados para a comunicação de dados. É pressuposto um padrão de feixes de nivel hierárquico nas redes sem fio ou celular. Os formadores de feixes diferentes podem ter uma resolução espacial diferente. Uma antena de setor, por exemplo, pode ter uma cobertura espacial mais curta por mais larga, ao passo que uma antena de formação de feixes pode ter uma proporcionar um ganho de arranjo moderado, pode ser necessário um número grande de elementos de arranjo.

[006] Há dois tipos de formação de feixes: a formação de feixes comutada e a formação de feixes adaptativa. A formação de feixes adaptativa significa formação de feixes digital. A complexidade da formação de feixes adaptativa é grande com padrões de feixes flexiveis, sendo o tempo de alinhamento de feixes aceitável. A formação de feixes comutada é uma formação de feixes analógica ou híbrida. A complexidade da formação de feixes comutada é baixa, e os padrões de feixes não são flexiveis e sendo o tempo de alinhamento de feixes demorado. São procurados métodos de administração de feixes para efetuar o alinhamento de feixes e o rastreamento de feixes tanto para a BS como para o UE.

SUMÁRIO

[007] É proposto um método de administração de feixes em uma rede celular ou sem fio. As redes celular/sem fio operando em uma banda de frequência Ka ou acima dela exigem o uso de antena direcional (ou por meio de formação de feixes à base de arranjos) para compensar uma grave perda de trajeto. A conservação da precisão do direcionamento e do rastreamento da antena é essencial em muitas fases do processo de comunicação. Usando-se sinais piloto em ligação ascendente para o alinhamento/rastreamento de feixes, combinados com a formação comutada de feixes no UE e formação adaptativa de feixes na BS, é obtida uma administração de feixes efetiva com redução de gastos suplementares, de complexidade e de custos.

[008] Em uma modalidade, uma estação base fornece informações de treinamento de feixes a um UE em uma rede de comunicação sem fio. As informações de treinamento de feixes compreendem um periodo de treinamento, um tamanho de janela e informações de mapeamento de recursos. A estação base recebe um sinal piloto em ligação ascendente transmitido do UE através de um ou mais feixes de UE. A estação base efetua a formação adaptativa de feixes usando uma multiplicidade de feixes de BS para cada feixe de UE. Finalmente, a estação base transmite um comando de treinamento de feixes completo ao UE. 0 comando de treinamento de feixes completo compreende um ID de feixe de UE selecionado, um ID de feixe de BS selecionado e um valor de avanço temporal associado com o feixe de UE selecionado para a transmissão em ligação ascendente.

[009] Em uma outra modalidade, um equipamento de usuário (UE) obtém informações de treinamento de feixes em uma rede de comunicação sem fio. As informações de treinamento de feixes compreendem um periodo de treinamento, um tamanho de janela e informações de mapeamento de recursos. O UE transmite um sinal piloto em ligação ascendente através de um ou mais feixes de UE com base nas informações de treinamento de feixes recebidas. O UE recebe um comando de treinamento de feixes completo da BS. 0 comando de treinamento de feixes completo compreende um ID de feixe de UE selecionado, um ID de feixe de BS selecionado e um valor de avanço temporal associado com o feixe de UE selecionado para transmissão em ligação i x3^ ascendente.

[0010] Outras modalidades e vantagens serão descritas na descrição detalhada abaixo. Este sumário não pretende definir a invenção. A invenção será definida pelas reivindicações.

DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS

[0011] Os desenhos apensos, em que numerais iguais indicam componentes iguais, ilustram modalidades da invenção.

[0012] A Figura 1 ilustra os feixes de controle e os feixes dedicados e administração de feixes entre BS e UE em um sistema de comunicação sem fio de formação de feixes de acordo com um aspecto inédito.

[0013] A Figura 2 é um diagrama de blocos simplificado de uma estação base e um equipamento de usuário que contém determinadas modalidades da presente invenção.

[0014] A Figura 3 ilustra a administração de feixes para o alinhamento de feixes e o rastreamento de feixes.

[0015] A Figura 4 ilustra diferentes opções de formação de feixes para a administração de feixes.

[0016] A Figura 5 ilustra uma modalidade de procedimento de acesso aleatório seguido por alinhamento de feixes.

[0017] A Figura 6 ilustra uma modalidade de processo de administração de feixes e acesso aleatório conjunto à base de contenção em um sistema de formação de feixes.

[0018] A Figura 7 ilustra uma modalidade de processo de administração de feixes e acesso aleatório conjunto não à base de contenção em um sistema de formação de feixes.

[0019] A Figura 8 ilustra um procedimento de rastreamento de feixes iniciado por UE em um sistema de formação de feixes.

[0020] A Figura 9 ilustra um procedimento de rastreamento de feixes iniciado por BS em um sistema de formação de feixes.

[0021] A Figura 10 é um fluxograma de um método de administração de feixes da perspectiva do UE em um sistema de formação de feixes de acordo com um aspecto inédito.

[0022] A Figura 11 é um fluxograma de um método de administração de feixes da perspectiva de BS em um sistema de formação de feixes de acordo com um aspecto inédito.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0023] Faremos agora referência detalhadamente a algumas modalidades da invenção, sendo exemplos dela ilustrados nos desenhos apensos.

[0024] A Figura 1 ilustra feixes de controle e feixes dedicados e a administração de feixes entre uma estação base e um equipamento de usuário em uma rede celular de formação de feixes de Ondas Milimétricas (mmWave) 100 de acordo com um aspecto inédito. A rede de comunicação móvel de formação de feixes de mmWave 100 compreende uma estação base BS 101 e um equipamento de usuário UE 102. A rede celular mmWave usa comunicações direcionais com feixes estreitos e pode dar suporte a uma taxa de dados de multi-gigabit. As comunicações direcionais são obtidas por formação de feixes digital e/ou analógica (comutada), em que uma multiplicidade de elementos de antena são aplicados com uma multiplicidade de conjuntos de pesos de formação de feixes para formar feixes múltiplos. No exemplo da Figura 1, BS 101 é configurado direcionalmente com uma multiplicidade de células, e cada célula é coberta por um conjunto de feixes de controle TX/RX grosseiros. A célula 110 é coberta, por exemplo, por um conjunto de quatro feixes de controle CB1, CB2, CB3 e CB4. 0 conjunto de feixes de controle CB1-CB4 cobre uma área de serviço integral da célula 110 e cada feixe de controle tem uma cobertura espacial mais larga e mais curta com um ganho de arranjo menor. Cada feixe de controle por sua vez é coberto por um conjunto de feixes dedicados de dados. CB2, por exemplo, é coberto por um conjunto d quatro feixes dedicados de dados DB1, DB2, DB3 e DB4 . 0 conjunto dos feixes dedicados de dados cobre uma área de serviço de um feixe de controle, e cada feixe dedicado de dados tem uma cobertura espacial mais estreita e mais longa com um ganho de arranjo maior. De modo análogo, UE 102 pode também aplicar a formação de feixes a uma multiplicidade de feixes.

[0025] São pressupostos padrões de feixes de nivel hierárquico em redes sem fio ou celulares. 0 padrão de feixe de Nivel 0 é onidirecional e é usado para macroestações celulares. 0 conjunto de feixes de controle é constituído por feixes de nivel mais baixo (Nivel 1) que proporciona uma sinalização de controle de taxa baixa para facilitar uma comunicação de dados de alta taxa em feixes dedicados de dados de nivel mais alto (Nivel 2). O conjunto configurado ou pode ocorrer indefinida e repetidamente na ordem conhecida dos UEs . 0 conjunto de feixes de controle cobre a área de cobertura integral da célula com um ganho moderado de formação de feixes. Cada feixe de controle difunde uma quantidade minima de informações especificas a cl e especificas a feixe de modo análogo ao Bloco de Informações de Sistema (SIB) ou Bloco de Informações Mestre (MIB) nos sistemas LTE. A arquitetura de feixes de controle e de feixes dedicados de dados proporciona um esquema robusto de sinalização de controle para facilitar a operação de formação de feixes nos sistemas de redes celulares de mmWave.

[0026] A conservação da precisão no direcionamento e rastreamento de antena é essencial em muitas fases do processo de comunicação. Em principio, o mecanismo de administração de feixes, que inclui tanto o alinhamento de feixes inicial como o subsequente rastreamento de feixes, asseguram que o feixe de BS e o feixe de UE estão alinhados para a comunicação de dados. DB3 de BS, por exemplo, está alinhado com o feixe #1 de UE na Figura 1. Há dois tipos de formação de feixes: formação comutada de feixes e formação adaptativa de feixes. A formação adaptativa de feixes significa uma formação de feixes digital. A complexidade de formação adaptativa de feixes é elevada com padrões flexíveis de feixes, sendo o tempo de alinhamento de feixes aceitável. A formação comutada de feixes é uma formação de feixes analógica ou hibrida. A complexidade da formação comutada de feixes é pequena, não sendo os padrões de feixes flexíveis e o tempo de alinhamento de feixes é maior do que a do UE, especialmente no projeto da antena e no processamento de sinalização de banda base.

[0027] De acordo com um aspecto inédito, o UE 102 pode usar a formação comutada de feixes para reduzir a complexidade e os custos, ao passo que a BS 101 pode usar a formação adaptativa de feixes ou formação digital para obter um grau maior de liberdade em padrões de feixes de antena. Em geral o número de cadeias de RE do lado de BS pode ser maior do que do lado do UE. Por este motivo, o número de sinais piloto em ligação ascendente é inferior ao de sinais piloto em ligação descendente com o mesmo desempenho de treinamento de feixes. Isto se deve ao fato de que diversos padrões de feixes receptores podem ser formados por formação de feixes adaptativa, que podem estimar diferentes ângulos de chegada simultaneamente do lado de BS. Portanto, usando-se sinais piloto em ligação ascendente para o treinamento de feixes, combinando-se com formação comutada de feixes no UE e com formação adaptativa de feixes na BS, obtém-se uma administração de feixes efetiva com uma redução de gastos suplementares, de complexidade e dos custos.

[0028] A Figura 2 é um diagrama de blocos simplificado de uma estação base e de um equipamento de usuário que contêm determinadas modalidades da presente invenção. BS 201 tem um arranjo de antena 211 tendo uma multiplicidade de elementos de antena que transmitem e recebem sinais de rádio, um ou mais módulos de transceptor de RF 212, acoplados com o arranjo de antena, recebe sinais de RF da antena 211, converte os mesmo em sinal de banda base, e os envia ao processador 213. O transceptor de 212 também converte os sinais de banda base recebidos processador 213, converte os mesmos em sinais de RF, envia à antena 211. O processador 213 processa os sinais banda base recebidos e invoca diferentes módulos funcionais para efetuar características na BS 201. A memória 214 armazena instruções de programa e dados 215 para controlar as operações de BS 201. BS 201 também inclui uma multiplicidade de módulos funcionais que efetuam diferentes tarefas de acordo com as modalidades da presente invenção.

[0029] De modo análogo, UE 202 tem uma antena 231, que transmite e recebe sinais de rádio. Um módulo de transceptor de RF 232, acoplado com a antena recebe sinais de RF da antena 231, converte-os em sinais de banda base e envia ao processador 233. 0 transceptor de RF 232 também converte os sinais de banda base recebidos do processador 233, converte-os em sinais de RF e emite para a antena 231. O processador 233 processa os sinais de banda base recebidos e invoca diferentes módulos funcionais para efetuar as características em UE 202. A memória 234 armazena instruções de programa e dados 235 para controlar as operações do UE 202. 0 UE 202 também inclui uma multiplicidade de módulos funcionais e circuitos que desempenham diferentes tarefas de acordo com modalidades da presente invenção.

[0030] Os módulos funcionais são circuitos que podem ser implementados e configurados por hardware, firmware, software e qualquer combinação deles. BS 201, por exemplo, compreende um circuito de treinamento de feixes 220, que compreende ainda um circuito de formação de feixes Um monitor de feixe 222, e um circuito de de treinamento de feixes 223. O circuito de formação de feixes 221 pode pertencer a uma parte da cadeia de RF, que aplica diversos pesos de formação de feixes a uma multiplicidade de elementos de antena 211 e formando assim diversos feixes. 0 monitor de feixe 222 monitora os sinais de rádio recebidos e efetua medições doa sinais de rádio através dos diversos feixes. 0 circuito de informações de treinamento de feixes 223 fornece informações de treinamento de feixes incluindo periodo de treinamento, tamanho de janela, e informações de mapeamento de recursos a UE.

[0031] De modo análogo, UE 202 compreende um circuito de treinamento de feixes 240, que compreende ainda um circuito de formação de feixes 241, um monitor de feixe 242, um circuito de capacidade de feixe 243 e um circuito de acesso aleatório 244. O circuito de formação de feixes 241 pode pertencer a uma parte da cadeia de RF, que aplica diversos pesos de formação de feixes a uma multiplicidade de elementos de antena 231 e forma assim diversos feixes. O circuito de formação de feixes 241 é opcional para o lado de UE, pois UE 202 pode usar em vez disso um feixe onidirecional. O monitor de feixe 242 monitora os sinais de rádio recebidos e efetua medições dos sinais de rádio através dos diversos feixes. O circuito de capacidade de feixe 243 fornece informações de formação de f eixes/capacidade de antena de UE e os padrões de feixe/livro de código preferidos para o treinamento de feixes. O circuito de acesso aleatório 244 efetua o procedimento de acesso aleatório à base de contenção e não procedimento de treinamento de feixes para o alinhamento de feixes e o rastreamento de feixes.

[0032] A Figura 3 ilustra a administração de feixes para o alinhamento de feixes e o rastreamento de feixes em uma rede de formação de feixes 300. 0 treinamento de feixes inclui o alinhamento de feixes inicial e o subsequente rastreamento de feixes, o que assegura que a BS 301 e o UE 302 estão alinhados para a transmissão de dados. Para a direção descendente BS 301 transmite sinais piloto em ligação descendente, para que UE 302 possa treinar os feixes receptores de UE. Para a direção ascendente, UE 302 transmite sinais piloto em ligação ascendente de modo que a BS 301 possa treinar os feixes receptores de BS. Com base na reciprocidade de arranjos em fase ou em reciprocidade de canais, o mesmo padrão de antena receptora pode ser usado para o padrão de antena transmissora. Diferentes algoritmos podem ser aplicados na escolha do melhor feixe receptor, incluindo (mas sem limitação) maximização de potência, maximização de SINR, ou minimização de interferência.

[0033] A Figura 4 ilustra diferentes opções de formação de feixes para a administração de feixes. Em uma primeira opção tanto BS como UE efetuam a formação comutada de feixes. Com esta opção, o tempo de alinhamento de feixes é demorado (pressupões-se que o número de antenas de BS é grande) . Em uma segunda opção BS efetua a formação comutada de feixes, ao passo que UE efetua a formação adaptativa de feixes. Com esta opção a complexidade de UE é demasiado grande e o tempo de alinhamento de feixes é demorado (pressupondo-se que o número de antenas de BS é grande). Em uma terceira opção BS efetua a formação adaptativa feixes, ao passo que UE efetua a formação comutada feixes. Em uma quarta opção tanto BS como UE efetuam formação adaptativa de feixes. Nesta opção, a complexidade de UE é demasiado grande.

[0034] A complexidade de BS pode ser muito maior do que a do UE, especialmente em projeto de antena e processamento de sinais de banda base. Em outras palavras, o número de cadeias de RF do lado de BS pode ser maior do que do lado de UE. Isto implica que o número de sinais piloto em ligação ascendente é inferior ao dos sinais piloto em ligação descendente com o mesmo desempenho. Usando a formação adaptativa de feixes, a BS pode simultaneamente avaliar o ângulo diferente de chegada do sinal piloto em ligação ascendente, pois diversos padrões de feixe receptor podem ser formados por formação adaptativa de feixes. Portanto, dentre as diferentes opções, a preferida é a terceira opção. UE pode usar a formação comutada de feixes para reduzir a complexidade e custos. BS pode usar formação de feixes adaptativa ou digital para obter um maior grau de liberdade em padrões de feixes de antena. Com esta opção tanto a complexidade de UE como de BS é aceitável. O sinal piloto de UE é usado para a administração de feixes, incluindo alinhamento de feixes e rastreamento de feixe.

[0035] A Figura 5 ilustra uma modalidade de procedimento de acesso aleatório seguido por um procedimento de alinhamento de feixes iniciado por UE. Na etapa 511, UE 501 transmite um preâmbulo de acesso aleatório com RA-RNTI e ID do feixe de controle. Na etapa 502 com avanço temporal (TA), C-RNTI temporário e concessão de UL. Na etapa 513, UE 501 transmite uma solicitação de conexão RRC com mensagem L2/L3. Na etapa 514a, UE 501 recebe a resolução de conexão com C-RNTI. Na etapa 514b, BS 502 envia uma instalação de conexão RRC com configuração específica a UE. Na etapa 515, UE 501 envia uma instalação de conexão RRC completa com ID de PLMN e informações NAS dedicadas. O acesso aleatório e o procedimento de instalação de conexão RRC são completados.

[0036] Na etapa 516, UE 501 envia uma solicitação de alinhamento de feixes com C-RNTI, ID de UE, e ID de feixe de UE (o número de feixes de UE a serem treinados, por exemplo, se houver uma multiplicidade de feixes de UE) . Isto pode ser enviado antes ou depois de ter sido completada a conexão RRC. Observe-se que antes da segunda solicitação de alinhamento de feixes, UE 501 pode alinhar o feixe receptor usando primeiro a busca de célula ou sinais de controle. Com base na reciprocidade de arranjos em fase ou da reciprocidade de canal, UE 501 usa o mesmo padrão de antena receptora como o padrão de antena transmissora. Na etapa 517, UE 501 recebe o comando de informações de alinhamento de feixes de BS 502. O comando de informações de alinhamento de feixes contém o período de alinhamento de feixes (com que frequência), o tamanho de janela (quanto tempo), e informações de mapeamento de recursos. Na etapa 518, UE 501 continuamente envia sinais piloto em ligação ascendente baseados no comando de informações de alinhamento de feixes através de cada feixe de UE a ser treinado usando formação comutada de feixes.

[0037] BS 502 usa o sinal piloto recebido para%A escolher o melhor feixe receptor com base na maximização de potência, maximização de SINR, ou na minimização de interferência com o algoritmo do ângulo de chegada (AoA). No AoA o receptor emprega uma multiplicidade de antenas para receber o sinal e resolve o ângulo de chegada em relação à orientação de plataforma de sua própria antena. Observe-se que o procedimento de alinhamento de feixes não é limitado a uma busca exaustiva ou hierárquica pelo nivel diferente de feixes. BS 502 pode simultaneamente receber um sinal piloto em ligação ascendente por padrões diferentes de antena ou de feixe com base na RF da BS e capacidade de processamento de banda base. Na etapa 519, depois da BS 502 ter decidido o melhor feixe receptor, BS 502 envia uma mensagem de alinhamento de feixes completo ao UE 501 com um reconhecimento, um ID de feixe de UE selecionado (se forem treinados múltiplos feixes de UE), ID de feixe de BS (opcional) e informações de TA. Observe-se que é opcional se informar o ID de feixe de BS ao UE, pois esta é uma decisão do lado de BS somente. Na etapa 520, UE 501 e BS 502 efetuam a transmissão de dados convenientemente. UE 501 pode ajustar o seu avanço temporal para a sincronização em ligação ascendente com base no valor de TA receptor na etapa 519.

[0038] A solicitação de alinhamento de feixes e o comando de informações de alinhamento de feixes podem ser omitidos em alguns casos. Pode ser usado um procedimento de acesso aleatório ou a base de contenção ou não à base de contenção e pode ser combinado com o procedimento de administração de feixes. Durante o procedimento de acesso aleatório, o preâmbulo de acesso aleatório é usado como o sinal piloto em ligação ascendente para o alinhamento de feixes e a mensagem de resposta de acesso aleatório (RAR) é usada como o comando de alinhamento de feixe completo.

[0039] A Figura 6 ilustra uma modalidade de processo conjunto de administração de feixes e acesso aleatório à base de contenção em um sistema de formação de feixes. Na etapa 611, UE 601 transmite um preâmbulo de acesso aleatório com RA-RNTI, ID de feixe de controle, e ID de feixe de UE. 0 preâmbulo de acesso aleatório é equivalente ao sinal piloto em ligação ascendente para o treinamento de feixes. UE 601 seleciona aleatoriamente um preâmbulo de acesso aleatório e recurso RACH para a transmissão. Na etapa 612, UE 601 recebe uma resposta de acesso aleatório (RAR) de BS 602 com avanço temporal (TA) , C-RNTI temporário, ID de feixe de UE, ID de feixe de BS (opcional) e concessão de UL. A RAR é equivalente co comando de alinhamento de feixes completo. Na etapa 613, UE 601 transmite uma solicitação de conexão RRC com mensagem L2/L3. Na etapa 614a, UE 601 recebe a resolução da conexão com C-RNTI. Na etapa 614b, BS 602 envia uma instalação de conexão RRC com configuração especifica a UE. Na etapa 615, UE 601 envia uma instalação de conexão de RRC completa, com ID de PLMN e informações NAS dedicadas. O acesso aleatório e o procedimento de instalação da conexão RRC são completados.

[0040] A Figura 7 ilustra uma modalidade de acesso aleatório e processo de administração de feixes conjuntos à base não de contenção em um sistema de formação de feixes. Na etapa 711, UE 701 e BS 702 efetuam o alinhamento de feixes inicial e um rastreamento de feixes (opcional). poderia ser iniciado por UE ou iniciado por BS. Se o rastreamento de feixes for considerado como um processo regular, então a regra para este processo é transmitida nas informações de sistema. Na etapa 712, BS 702 envia um comando de informações de alinhamento de feixes/rastreamento de feixe. O comando inclui periodo de treinamento, tamanho de janela, informações de mapeamento de recursos, incluindo número de sequência de acesso aleatório. Na etapa 713, UE 701 transmite preâmbulo de acesso aleatório com base nas informações recebidas de alinhamento de feixes/rastreamento de feixes. O preâmbulo de acesso aleatório é equivalente ao sinal piloto em ligação ascendente para o alinhamento de feixes/rastreamento de feixes. Além disso, o preâmbulo de acesso aleatório e o recurso RACH já estão atribuídos por BS 702 por meio de informações de mapeamento de recursos. Na etapa 714, BS 702 envia uma resposta de acesso aleatório (RAR) ao UE 701 que inclui TA, ACK e o feixe de UE ou livro de código e ID de feixe de BS (opcional) . A RAR é equivalente ao comando de alinhamento de feixes/rastreamento de feixes completo.

[0041] A Figura 8 ilustra um procedimento de rastreamento de feixes iniciado por UE em um sistema de formação de feixes. 0 procedimento de rastreamento de feixes somente opera em condições de feixes alinhados. Na etapa 811, UE 801 envia uma solicitação de rastreamento de feixes para inicializar o procedimento de rastreamento de feixe. UE 801 relata a formação de feixes e a capacidade de antena e os padrões preferidos de feixe ou o livro de código para o rastreamento. Esta etapa pode ser omitida ou i x'-'combinada com uma outra sinalização de controle (tal como o relato de capacidade de UE) . Na etapa 812, BS 802 envia informações de rastreamento de feixes ao UE 801. As invenções podem ser enviadas em informações de sistema especificas a célula/feixe e então esta etapa pode ser omitida. Podem também ser enviadas informações especificas a UE. O periodo de rastreamento de feixes, tamanho de janela e informações de mapeamento de recursos são conduzidos no comando de informações de rastreamento de feixe. Na etapa 813, UE 801 envia continuamente o sinal piloto em ligação ascendente com base nas informações de rastreamento de feixes através de cada feixe de UE. BS 802 usa sinais piloto recebidos para escolher o melhor feixe receptor com base em maximização de potência, maximização de SINR, ou minimização de interferência com um algoritmo de estimativa de ângulo de chegada. Observe-se que o procedimento de rastreamento de feixes não é limitado a uma busca exaustiva ou hierárquica para um nivel diferente de feixes. BS 802 pode simultaneamente receber um sinal piloto em ligação ascendente por padrões diferentes de antena ou feixe com base na capacidade de processamento de RF e banda base de BS. Na etapa 814, depois de BS 802 ter decidido qual o melhor feixe receptor, BS 802 envia um comando de indicação de ID de feixe ao UE 801 com um reconhecimento do ID do feixe de UE selecionado ou livro de código, o ID de feixe de BS (opcional) e informações de TA. Na etapa 815, UE 801 executa a transmissão de dados e ajusta o padrão de feixe transmissor depois de ter recebido a indicação de ID de feixe. Se a indicação de ID de feixe não tiver sido transmissão de dados. UE 801 pode ajustar o seu avanço temporal para sincronização em ligação ascendente com base no valor de TA de recepção na etapa 814.

[0042] A Figura 9 ilustra um procedimento de rastreamento de feixes iniciado por BS em um sistema de formação de feixes. 0 procedimento de rastreamento de feixes somente opera em condições de feixes alinhados. Na etapa 911, BS 902 usa requerimento de rastreamento de feixes para inicializar o procedimento de rastreamento de feixes. Esta etapa pode ser omitida ou combinada com outra sinalização de controle. Na etapa 912, UE 901 relata a capacidade de formação de feixes e de antena e os padrões de feixe preferidos ou livro de código para o rastreamento. Esta etapa pode ser omitida ou combinada com outra sinalização de controle (tal como o relato de capacidade de UE). Na etapa 913, BS 902 envia informações de rastreamento de feixes ao UE 901. As informações podem ser enviadas em informações de sistema especificas a célula/feixe, e neste caso esta etapa pode ser omitida. As informações podem também ser enviadas especificas a UE. O periodo de rastreamento de feixes, tamanho de janela e as informações de mapeamento de recursos são conduzidas no comando de informações de rastreamento de feixe. Na etapa 914, UE 901 envia continuamente o sinal piloto em ligação ascendente com base nas informações de rastreamento de feixes através de cada feixe de UE. BS 902 usa sinais piloto recebidos para escolher o melhor feixe receptor com base na maximização de potência, maximização de SINR, ou a minimização de interferência com um algoritmo de estimativa pode receber simultaneamente um sinal ascendente por padrões diferentes de antena ou feixe com base na capacidade de processamento de RF e banda base de BS. Na etapa 915, depois da BS 902 ter decidido qual o melhor feixe receptor, BS 902 envia um comando de indicação de ID de feixe a UE 901 com um reconhecimento do ID de feixe de UE selecionado ou livro de código, ID de feixe de BS (opcional) e informações de TA. Na etapa 916, UE 901 executa a transmissão de dados e ajusta o padrão de feixe transmissor depois de ter recebido a indicação de ID de feixe. Se a indicação de ID de feixe não tiver sido recebida, UE 901 usa o padrão de feixe corrente para a transmissão de dados. UE 901 pode ajustar o seu avanço temporal para sincronização em ligação ascendente no valor de TA receptor na etapa 915.

[0043] A Figura 10 é um fluxograma de um método de administração de feixes da perspectiva de UE em um sistema de formação de feixes de acordo com um aspecto inédito. Na etapa 1001, uma estação base fornece informações de treinamento de feixes a um UE em uma rede de comunicação sem fio. As informações de treinamento de feixes compreendem um período de treinamento, tamanho de janela e informações de mapeamento de recursos. Na etapa 1002, a estação base recebe um sinal piloto em ligação ascendente transmitido do UE através de um ou mais feixes de UE. Na etapa 1003, a estação base efetua a formação de feixes adaptativa usando uma multiplicidade de feixes de BS para um comando de treinamento de feixes completo ao UE. 0 comando de treinamento de feixes completo compreende um ID de feixe de UE selecionado, um ID de feixe de BS selecionado (opcional) e um valor de avanço temporal associado com o feixe de UE selecionado para a transmissão em ligação ascendente.

[0044] A Figura 11 é um fluxograma de um método de administração de feixes da perspectiva de BS em um sistema de formação de feixes de acordo com um aspecto inédito. Na etapa 1101, um equipamento de usuário (UE) obtém informações de treinamento de feixes em uma rede de comunicação sem fio. As informações de treinamento de feixes compreendem um periodo de treinamento, um tamanho de janela, e informações de mapeamento de recursos. Na etapa 1102, o UE transmite um sinal piloto em ligação ascendente através de um ou mais feixes de UE com base nas informações de treinamento de feixes recebidas. Na etapa 1103, o UE recebe um comando de treinamento de feixes completo da BS. 0 comando de treinamento de feixes completo compreende um ID de feixe de UE selecionado, um ID de feixe de BS selecionado (opcional) e um valor de avanço temporal associado com o feixe de UE selecionado para transmissão em ligação ascendente.

[0045] Embora a presente invenção tenha sido descrita em conexão com determinadas modalidades especificas para fins instrucionais, a presente invenção não é limitada a elas. Consequentemente, diversas modificações, adaptações e combinações de diversas invenção conforme ela vem apresentada nas reivindicações.

Claims (22)

1. Método de administração de feixes em uma rede celular ou sem fio, CARACTERIZADO por compreender: gerar e prover informações de treinamento de feixes por uma estação base, BS (101) a um equipamento de usuário, UE (102) em uma rede de comunicação sem fio (100), compreendendo as informações de treinamento de feixes um período de treinamento, um tamanho de janela e informações de mapeamento de recursos; receber um sinal piloto em ligação ascendente transmitido do UE (102) através de um ou mais feixes de UE, em que um subconjunto de padrões de feixe de ligação ascendente é recebido; efetuar a formação adaptativa de feixes usando uma multiplicidade de feixes de BS para cada feixe de UE, em que a ligação ascendente tem menos sinais piloto que os sinais piloto da ligação descendente e a formação adaptativa de feixes estima um ou mais padrões de recebimento de feixe; e transmitir um comando de treinamento de feixes completo pela estação base, compreendendo o comando de treinamento de feixe completo um ID de feixe de UE selecionado e um valor de avanço temporal associado com o feixe de UE selecionado para transmissão em ligação ascendente.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a informação de treinamento é provida através da informação de sistema específicas a célula/feixe.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o treinamento de feixes envolve ou um procedimento de alinhamento de feixes inicial ou um procedimento de rastreamento de feixes subsequente.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a estação base inicia o procedimento de rastreamento de feixes enviando uma solicitação de rastreamento de feixes e em resposta recebe um relatório de capacidade de feixe compreendendo um número de padrões de feixe de UE para o rastreamento.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a formação adaptativa de feixes envolve a seleção de um melhor feixe de BS com base em um de uma potência máxima de sinal, uma relação máxima de sinal para ruído ou relação máxima de sinal para interferência mais ruído (SNR/SINR), uma interferência mínima e um ângulo de estimativa de chegada.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal piloto em ligação ascendente é recebido em forma de um preâmbulo de acesso aleatório transmitido através de um canal de acesso aleatório (RACH) durante um procedimento RACH.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o procedimento RACH é baseado em contenção para o alinhamento inicial de sinal.

8. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o procedimento RACH é não baseado em contenção para o rastreamento de feixes subsequente, e pelo fato de que BS (101) atribui um preâmbulo de acesso aleatório e aloca um recurso RACH por meio das informações de mapeamento de recursos.

9. Método de administração de feixes em uma rede celular ou sem fio, CARACTERIZADO por compreender: obter informações de treinamento de or um equipamento de usuário, UE (102) em uma rede de comunicação sem fio (100), compreendendo as informações de treinamento de feixes um período de treinamento, um tamanho de janela e informações de mapeamento de recursos; gerar e transmitir um sinal piloto em ligação ascendente pelo UE (102) através de um ou mais feixes de UE com base nas informações de treinamento de feixes recebidas, em que um subconjunto de padrões de feixe de ligação ascendente é transmitido; e receber um comando de treinamento de feixes completo de uma estação base, BS (101), compreendendo o comando de treinamento de feixes completo um ID de feixe de UE selecionado e um valor de avanço temporal associado com o feixe de UE selecionado para transmissão em ligação ascendente.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o UE (102) aplica formação comutada de feixes através do um ou mais feixes de UE para a transmissão do sinal piloto de ligação ascendente.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o treinamento de feixes envolve ou um procedimento de alinhamento de feixes inicial ou um procedimento de rastreamento de feixes subsequente.

12. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal piloto de ligação ascendente é transmitido em forma de um preâmbulo de acesso aleatório através de um canal de acesso aleatório (RACH) durante um procedimento RACH.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o procedimento RACH é à base de contenção para o alinhamento de feixes inicial.

14. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o procedimento RACH é não baseado em contenção para rastreamento de feixes subsequente, e em que o UE (102) recebe o preâmbulo de acesso aleatório e um recurso de RACH por meio de informações de mapeamento de recursos.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o UE (102) inicia o procedimento de rastreamento de feixes enviando uma solicitação de rastreamento de feixes compreendendo um número de padrões de feixe UE para rastreamento.

16. Equipamento de usuário (102), CARACTERIZADO por compreender: um circuito de treinamento de feixes que recupera informações de treinamento de feixes em uma rede de comunicação sem fio (100), compreendendo as informações de treinamento de feixes um período de treinamento, um tamanho de janela e informações de mapeamento de recursos; um transmissor que gera e transmite um sinal piloto em ligação ascendente pelo UE (102) através de um ou mais feixes de UE com base nas informações de treinamento de feixes recebida, em que um subconjunto de padrões de feixe de ligação ascendente é transmitido; e um receptor que recebe um comando de treinamento de feixes completo de uma estação base, BS (101), compreendendo o comando de treinamento de feixes completo um ID de feixe de UE selecionado e um valor de avanço temporal associado com o feixe de UE selecionado para transmissão em ligação ascendente.

17. Equipamento de usuário (102), de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o UE (102) aplica formação comutada de feixes através de um ou mais feixes de UE para a transmissão do sinal piloto em ligação ascendente.

18. Equipamento de usuário (102), de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o treinamento de feixes envolve ou um procedimento de alinhamento de feixes inicial ou um procedimento de rastreamento de feixes subsequente.

19. Equipamento de usuário (102), de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal piloto de ligação ascendente é transmitido como um preâmbulo de acesso aleatório através de um canal de acesso aleatório (RACH) durante um procedimento RACH.

20. Equipamento de usuário (102), de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o procedimento RACH é baseado em contenção para alinhamento de feixes inicial.

21. Equipamento de usuário (102), de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o procedimento RACH não é baseado em contenção para rastreamento de feixes subsequente, e pelo fato de que UE (102) recebe um preâmbulo de acesso aleatório e um recurso RACH por meio das informações de mapeamento de recursos.

22. Equipamento de usuário (102), de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que o UE (102) inicia o procedimento de rastreamento de feixes enviando uma solicitação de rastreamento de feixes compreendendo um número de padrões de feixes de UE para rastreamento.