CN112567643B - 在非互易上行链路和下行链路信道中的波束成形 - Google Patents

在非互易上行链路和下行链路信道中的波束成形 Download PDF

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Abstract

提供了与确定用于UL和/或DL传输的经改进的波束权重有关的无线通信***和方法。无线通信设备传送上行链路‑下行链路波束互易性信息，并经由该无线通信设备的天线阵列接收基于波束选择的多个下行链路波束参考信号。无线通信设备使用基于经调整的多个权重来配置的接收波束来接收下行链路通信信号。附加地，无线通信设备基于接收到的该多个下行链路波束参考信号和UL‑DL波束互易性信息来调整天线阵列的多个权重。

Description

在非互易上行链路和下行链路信道中的波束成形
相关申请的交叉引用和优先权声明
本申请要求于2019年8月7日提交的美国非临时专利申请No.16/534,894、以及于2019年8月9日提交的美国临时专利申请No.62/716,789的优先权和权益，其中每一申请的全部内容通过援引如同在下文全面阐述的那样且出于所有适用目的而被纳入于此。
技术领域
本申请涉及无线通信***，尤其涉及通过执行多向波束成形以计及eNB和用户装备(UE)之间的上行链路(UL)信道和下行链路(DL)信道之间的非互易性来改进传输性能。各实施例实现并提供了用于改进资源利用效率和波束成形的方案和技术。
引言
无线通信网络可包括能支持数个用户装备(UE)通信的数个基站(BS)。在长期演进(LTE)中，BS被称为演进型B节点(eNB)。在最近几年，BS与UE进行通信的载波频率持续地增大并且包括较大带宽。为了利用这些较高频率，已经在相同的物理空间中使用了较多天线。然而，为了使这些较高频带有用并且逼近与现有技术(诸如2G、3G或4G)相同的覆盖半径，一种办法是改进波束成形增益并递送更准确的经波束成形的传输。
互易性描述了站使用来自一信道(例如DL)的信息(诸如多径延迟分布)来作出有关另一信道(例如UL)的确定的能力。在时分双工(TDD)***中，在补偿了电路失配之后，物理UL信道和物理DL信道是相同的(或者从矩阵代数的角度来看是彼此的转置)，因为UL和DL在相同的频带中操作。例如，BS可基于由UE传送的UL参考信号(诸如探通参考信号(SRS)之类)来计算UL信道估计，并将这些UL信道估计用于DL波束成形。在另一示例中，UE可基于从BS传送的SS块(SSB)或信道状态信息-参考信号(CSI-RS)传输来计算DL信道估计，并将此信息用于UL传输中的UL信道估计。然而，在实践中，一对节点(例如，BS和UE)之间的通信信道不仅包括物理信道，还包括射频(RF)收发机链，RF收发机链例如包括天线、低噪声放大器(LNA)、混频器、RF滤波器和模数(A/D)转换器以及同相正交相位(I/Q)不平衡，其在不同节点和/或不同天线之间可能不同。因此，每个节点都可能例如在振幅和/或相位上向发射和/或收到信号引入失配。失配可能会影响基于信道互易性的传输的性能。
一些示例的简要概述
以下概述了本公开的一些方面以提供对所讨论的技术的基本理解。此概述不是本公开的所有构想到的特征的详尽综览，并且既非旨在标识出本公开的所有方面的关键性或决定性要素，亦非试图界定本公开的任何或所有方面的范围。其唯一目的是以概述形式给出本公开的一个或多个方面的一些概念作为稍后给出的更详细描述之序言。
本公开的各实施例提供了用于确定在用户装备(UE)和基站(BS)之间的通信中使用的经改进的波束权重的机制。BS可以选择其认知为对于与UE的DL通信而言为最佳波束的波束，并且UE可以选择UE认知为对于与BS的通信而言最佳的天线阵列。由于各种因素，DL和UL信道可能因各种原因而缺乏互易性。在DL和UL信道中可能缺乏互易性的示例场景包括在DL或UL上使用不良RF组件、调整DL/UL电路***的校准不力、组件行为随时间、温度和其他参数漂移等。然而，如果UL和DL信道不是彼此互易的，则DL上的定向波束可能不是用于UL传输的最佳波束。相应地，对UE而言确定要用于UL传输的经改进的波束权重可能是有利的。在一示例中，UE可经由UE的天线阵列接收基于BS的波束选择的多个DL信号，并基于接收到的多个DL波束参考信号调整天线阵列的多个权重。如在本公开中讨论的，UE可使用各种技术来调整多个权重。UE使用基于经调整的多个权重来配置的接收波束从BS接收下行链路通信信号。
例如，在本公开的一方面，一种无线通信方法包括由用户装备(UE)与基站(BS)进行上行链路-下行链路波束互易性信息的通信；由UE经由UE的天线阵列从BS接收基于波束选择的多个下行链路波束参考信号；由UE基于接收到的多个下行链路波束参考信号和上行链路-下行链路波束互易性信息来调整天线阵列的多个权重；以及由UE使用基于经调整的多个权重来配置的接收波束从BS接收下行链路通信信号。
在本公开的附加方面，一种无线通信方法包括：由基站(BS)与用户装备(UE)进行上行链路-下行链路波束互易性信息的通信；由BS向UE传送基于波束选择的多个下行链路波束参考信号以用于波束权重调整；由BS经由BS的天线阵列从UE接收基于波束权重调整和上行链路-下行链路波束互易性信息来波束成形的上行链路参考信号；由BS基于上行链路参考信号来调整天线阵列的多个权重；以及由BS使用基于经调整的多个权重来配置的发射波束向UE传送下行链路通信信号。
在本公开的附加方面，UE包括：发射机，其配置成从无线通信设备传送上行链路-下行链路波束互易性信息；接收机，其配置成由该无线通信设备经由UE的天线阵列接收基于波束选择的多个下行链路波束参考信号，并进一步配置成由该无线通信设备使用基于经调整的多个权重来配置的接收波束来接收下行链路通信信号；以及处理器，其配置成由无线通信设备基于接收到的多个下行链路波束和上行链路-下行链路波束互易性信息来调整天线阵列的多个权重。
在本公开的附加方面，BS包括：接收机，其配置成由无线通信设备接收上行链路-下行链路波束互易性信息，并进一步配置成由无线通信设备接收基于波束权重调整和上行链路-下行链路波束互易性信息来波束成形的上行链路参考信号；发射机，其配置成从无线通信设备传送基于波束选择的多个下行链路波束参考信号以用于波束权重调整，并进一步配置成由该无线通信设备使用基于经调整的多个权重来配置的发射波束来传送下行链路通信信号；以及处理器，其配置成由无线通信设备基于上行链路参考信号来调整天线阵列的多个权重。
在本公开的一附加方面中，一种其上记录有程序代码的计算机可读介质。该程序代码包括：用于使用户装备(UE)传达上行链路-下行链路波束互易性信息的代码；用于使UE经由UE的天线阵列接收基于波束选择的多个下行链路波束参考信号的代码；用于使UE基于接收到的多个下行链路波束和上行链路-下行链路波束互易性信息来调整天线阵列的多个权重的代码；以及用于使UE使用基于经调整的多个权重来配置的接收波束来接收下行链路通信信号的代码。
在本公开的一附加方面中，一种其上记录有程序代码的计算机可读介质。该程序代码包括：用于使基站(BS)进行上行链路-下行链路波束互易性信息的通信的代码；用于使BS传送基于波束选择的多个下行链路波束参考信号以用于波束权重调整的代码；用于使BS经由BS的天线阵列接收基于波束权重调整和上行链路-下行链路波束互易性信息来波束成形的上行链路参考信号的代码；用于使BS基于上行链路参考信号来调整天线阵列的多个权重的代码；以及用于使BS使用基于经调整的多个权重来配置的发射波束来传送下行链路通信信号的代码。
在本公开的附加方面，一种装备包括：用于由无线通信设备进行上行链路-下行链路波束互易性信息的通信的装置；用于由无线通信设备经由无线通信设备的天线阵列接收基于波束选择的多个下行链路波束参考信号的装置；用于由无线通信设备基于接收到的多个下行链路波束参考信号和上行链路-下行链路波束互易性信息来调整天线阵列的多个权重的装置；以及用于由无线通信设备使用基于经调整的多个权重来配置的接收波束来接收下行链路通信信号的装置。
在本公开的附加方面，一种装备包括：用于由无线通信设备进行上行链路-下行链路波束互易性信息的通信的装置；用于由无线通信设备传送基于波束选择的多个下行链路波束参考信号以用于波束权重调整的装置；用于由无线通信设备经由该无线通信设备的天线阵列接收基于波束权重调整和上行链路-下行链路波束互易性信息来波束成形的上行链路参考信号的装置；用于由无线通信设备基于上行链路参考信号来调整天线阵列的多个权重的装置；以及用于由无线通信设备使用基于经调整的多个权重来配置的发射波束来传送下行链路通信信号的装置。
在结合附图研读了下文对本发明的具体示例性实施例的描述之后，本发明的其他方面、特征和实施例对于本领域普通技术人员将是明显的。虽然本发明的特征在以下可能是针对某些实施例和附图来讨论的，但本发明的全部实施例可包括本文所讨论的一个或多个有利特征。换言之，虽然可能讨论了一个或多个实施例具有某些有利特征，但也可以根据本文讨论的本发明的各种实施例使用一个或多个此类特征。以类似方式，尽管示例性实施例在下文可能是作为设备、***或方法实施例进行讨论的，但是应当领会，此类示例性实施例可以在各种设备、***、和方法中实现。
附图简述
图1解说了根据本公开的各实施例的无线通信网络。
图2A和2B解说了根据本公开的各实施例的在合适频率上执行定向通信的阶层式波束成形方法。
图3解说了根据本公开的各实施例的在合适频率上执行定向通信的阶层式波束成形方法。
图4解说了根据本公开的各实施例的在合适频率上执行定向通信的阶层式波束成形方法。
图5是根据本公开的各实施例的用户装备(UE)的框图。
图6解说了根据本公开的各实施例的示例性基站(BS)的框图。
图7是根据本公开的各实施例的无线通信方法的流程图。
图8是根据本公开的各实施例的无线通信方法的流程图。
详细描述
以下结合附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述，而无意表示可实践本文中所描述的概念的仅有配置。本详细描述包括具体细节以提供对各种概念的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，没有这些具体细节也可实践这些概念。在一些实例中，以框图形式示出众所周知的结构和组件以避免湮没此类概念。
在各个实施例中，各技术和装置可被用于无线通信网络，诸如码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交FDMA(OFDMA)网络、单载波FDMA(SC-FDMA)网络、LTE网络、GSM网络、第五代(5G)或新无线电(NR)网络以及其他通信网络。如本文所描述的，术语“网络”和“***”可以被可互换地使用。
OFDMA网络可实现无线电技术，诸如演进型UTRA(E-UTRA)、电气与电子工程师协会(IEEE)802.11、IEEE 802.16、IEEE 802.20、flash-OFDM等。UTRA、E-UTRA和全球移动通信***(GSM)是通用移动电信***(UMTS)的部分。具体而言，长期演进(LTE)是使用E-UTRA的UMTS版本。UTRA、E-UTRA、GSM、UMTS和LTE在来自名为“第三代伙伴项目”(3GPP)的组织提供的文献中描述，而cdma2000在来自名为“第三代伙伴项目2”(3GPP2)的组织的文献中描述。这些各种无线电技术和标准是已知的或正在开发。例如，第三代伙伴项目(3GPP)是各电信协会集团之间的合作，其旨在定义全球适用的第三代(3G)移动电话规范。3GPP长期演进(LTE)是旨在改善通用移动电信***(UMTS)移动电话标准的3GPP项目。3GPP可定义下一代移动网络、移动***、和移动设备的规范。本公开关注从LTE、4G、5G、NR及之后的无线技术的演进，其具有在使用新的和不同的无线电接入技术或无线电空中接口的集合的网络之间对无线频谱的共享接入。
具体而言，5G网络构想了可以使用基于OFDM的统一空中接口来实现的多样化部署、多样化频谱以及多样化服务和设备。为了达成这些目标，除了开发用于5G NR网络的新无线电技术之外，还考虑对LTE和LTE-A的进一步增强。5G NR将能够缩放以便为以下各项提供覆盖：(1)具有超高密度(例如，约1M个节点/km2)、超低复杂度(例如，约数十比特/秒)、超低能量(例如，约10+年的电池寿命)、以及能够到达具有挑战性的位置的深度覆盖的大规模物联网(IoT)；(2)包括具有强安全性(以保护敏感的个人、金融、或分类信息)、超高可靠性(例如，约99.9999％可靠性)、超低等待时间(例如，约1ms)、以及具有宽范围的移动性或缺乏移动性的用户的关键任务控制；以及(3)具有增强型移动宽带，其包括极高容量(例如，约10Tbps/km2)、极端数据率(例如，多Gbps速率、100+Mbps用户体验速率)、以及具有高级发现和优化的深度认知。
可以实现5G NR以：使用具有可缩放的参数集和传输时间区间(TTI)的经优化的基于OFDM的波形；具有共用、灵活的框架以使用动态的、低等待时间的时分双工(TDD)/频分双工(FDD)设计来高效地复用服务和特征；以及具有高级无线技术，诸如大规模多输入多输出(MIMO)、稳健的毫米波(mmWave)传输、高级信道编码和设备中心式移动性。5G NR中的参数集的可缩放性(以及副载波间隔的缩放)可以高效地解决跨多样化频谱和多样化部署来操作多样化服务。例如，在小于3GHz FDD/TDD实现的各种室外和宏覆盖部署中，副载波间隔可以按15kHz来发生，例如在1、5、10、20MHz等BW上。对于大于3GHz的TDD的其他各种室外和小型蜂窝小区覆盖部署，副载波间隔可以在80/100MHz BW上按30kHz来发生。对于其他各种室内宽带实现，通过在5GHz频带的无执照部分上使用TDD，副载波间隔可以在160MHz BW上按60kHz来发生。最后，对于以28GHz的TDD使用mmWave分量进行传送的各种部署，副载波间隔可以在500MHz BW上按120kHz来发生。
5G NR的可缩放参数集促成了可缩放的TTI以满足多样化等待时间和服务质量(QoS)要求。例如，较短的TTI可用于低等待时间和高可靠性，而较长的TTI可用于较高的频谱效率。长TTI和短TTI的高效复用允许传输在码元边界上开始。5G NR还构想了在相同的子帧中具有上行链路/下行链路调度信息、数据、和确收的自包含集成子帧设计。自包含集成子帧支持在无执照的或基于争用的共享频谱中的通信，支持可以在每蜂窝小区的基础上灵活配置的自适应上行链路/下行链路以在上行链路和下行链路之间动态地切换来满足当前话务需要。
以下进一步描述本公开的各种其他方面和特征。应当显而易见的是，本文的教导可以用各种各样的形式来体现，并且本文中所公开的任何具体结构、功能或这两者仅是代表性的而非限定性的。基于本文的教导，本领域普通技术人员应领会，本文所公开的方面可独立于任何其他方面来实现并且这些方面中的两个或更多个方面可以用各种方式组合。例如，可使用本文中所阐述的任何数目的方面来实现装置或实践方法。另外，可使用作为本文中所阐述的一个或多个方面的补充或与之不同的其他结构、功能性、或者结构和功能性来实现此种装置或实践此种方法。例如，方法可作为***、设备、装置的一部分、和/或作为存储在计算机可读介质上供在处理器或计算机上执行的指令来实现。不仅如此，一方面可包括权利要求的至少一个元素。
本文所描述的技术可用于各种无线通信网络，诸如码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交频分多址(OFDMA)、单载波FDMA(SC-FDMA)以及其他网络。术语“网络”和“***”常常可互换地使用。CDMA网络可以实现诸如通用地面无线电接入(UTRA)、cdma2000等无线电技术。UTRA包括宽带CDMA(WCDMA)和CDMA的其他变体。cdma2000涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA网络可实现诸如全球移动通信***(GSM)之类的无线电技术。OFDMA网络可以实现诸如演进型UTRA(E-UTRA)、超移动宽带(UMB)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、Flash-OFDM等无线电技术。UTRA和E-UTRA是通用移动电信***(UMTS)的一部分。“第3代伙伴项目”(3GPP)长期演进(LTE)和高级LTE(LTE-A)是使用E-UTRA的新UMTS版本。UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE、LTE-A以及GSM在来自名为“第三代伙伴项目”的组织的文献中描述。CDMA2000和UMB在来自名为“第三代伙伴项目2”(3GPP2)的组织的文献中描述。本文所描述的技术可被用于以上所提及的无线网络和无线电技术以及其他无线网络和无线电技术，诸如下一代(例如，第5代(5G))网络。
本公开描述了确定在用户装备(UE)和基站(BS)之间的通信中使用的经改进的波束权重。BS可以选择其认知为对于与UE的DL通信而言为最佳波束的波束，并且UE可以选择UE认知为对于与BS的通信而言最佳的天线阵列。由于各种因素，DL和UL信道可能缺乏互易性。然而，如果UL和DL信道不是彼此互易的，则DL上的定向波束可能不是供对UL传输使用的最佳波束。相应地，对UE而言确定用于UL传输的经改进的波束权重可能是有利的。在一示例中，UE可经由UE的天线阵列接收基于BS的波束选择的多个下行链路(DL)参考信号，并基于接收到的多个DL波束调整天线阵列的多个权重。如在本公开中讨论的，UE可使用各种技术来调整多个权重。UE使用基于经调整的多个权重来配置的接收波束从BS接收DL通信信号。
出于分集/速率的原因，单个主导方向在BS端和/或UE端都可能是不充分的。可能希望考虑更增强的波束成形场景，其中波束被指向多个方向，因为它们可同时捕捉来自两个不同方向的能量。可以在BS侧和UE侧的波束中实现类似于在非理想情况下针对用于UL波束训练的DL(参见下面关于图2A、2B和2C的讨论)所描述的基线UL规程的替换基线UL规程集合。UL上的波束成形的基线办法涉及在BS侧和在UE侧不止一次扫描所有波束，从而导致开销、等待时间、复杂性和高功耗。
本公开的各方面可以提供胜过基线办法的若干益处。例如，在本公开中讨论的用于UL传输的经改进的波束权重的使用比在UL上的基于码本/定向波束成形的基线办法更快。例如，可能不必再次在UE侧和BS侧扫描波束(参见图2A和2B)，并且针对UE和BS中的每一者来选择波束。附加地，NR频带由于较高频率而可能具有较高路径损耗并且可能与LTE UL频带相比较不稳定。因此，将经改进的权重波束用于UL通信可以提高NR网络UL覆盖。此外，所公开的各实施例为设备提供了使用FR-2中的频分双工(FDD)频带进行通信的机会，而不是像在基线办法的情形中那样对FR-2仅使用TDD进行通信。
图1解说了根据本公开的一些实施例的无线通信网络100。网络100可以是5G网络。网络100包括数个基站(BS)105和其他网络实体。BS 105可以是与UE 115进行通信的站，并且还可被称为演进型B节点(eNB)、下一代eNB(gNB)、接入点、等等。每个BS 105可为特定地理区域提供通信覆盖。在3GPP中，术语“蜂窝小区”可指BS 105的该特定地理覆盖区域和/或服务该覆盖区域的BS子***，这取决于使用该术语的上下文。
BS 105可以为宏蜂窝小区或小型蜂窝小区(诸如微微蜂窝小区或毫微微蜂窝小区)、和/或其他类型的蜂窝小区提供通信覆盖。宏蜂窝小区一般覆盖相对较大的地理区域(例如，半径为数千米)，并且可允许与网络供应商具有服务订阅的UE无约束地接入。小型蜂窝小区(诸如微微蜂窝小区)一般会覆盖相对较小的地理区域并且可允许由与网络供应商具有服务订阅的UE无约束地接入。小型蜂窝小区(诸如毫微微蜂窝小区)一般也会覆盖相对较小的地理区域(例如，住宅)，并且除了无约束接入之外还可供与该毫微微蜂窝小区有关联的UE(例如，封闭订户群(CSG)中的UE、该住宅中的用户的UE等等)有约束地接入。用于宏蜂窝小区的BS可被称为宏BS。用于小型蜂窝小区的BS可被称为小型蜂窝小区BS、微微BS、毫微微BS或家用BS。在图1中所示的示例中，BS 105d和105e可以是常规宏BS，而BS 105a-105c可以是启用了三维(3D)、全维(FD)或大规模多输入-多输出(MIMO)之一的宏BS。BS 105a-105c可利用其较高维度MIMO能力以在标高和方位波束成形两者中利用3D波束成形来增大覆盖和容量。BS 105f可以是小型蜂窝小区BS，其可以是家用节点或便携式接入点。BS 105可支持一个或多个(例如，两个、三个、四个、等等)蜂窝小区。
网络100可支持同步或异步操作。对于同步操作，各BS可以具有类似的帧定时，并且来自不同BS的传输可以在时间上大致对准。对于异步操作，各BS可以具有不同的帧定时，并且来自不同BS的传输可能在时间上并不对准。
各UE 115分散遍及无线网络100，并且每个UE 115可以是驻定的或移动的。UE 115还可以被称为终端、移动站、订户单元、站、等等。UE 115可以是蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、无线调制解调器、无线通信设备、手持式设备、平板计算机、膝上型计算机、无绳电话、无线本地环路(WLL)站、等等。在一个方面，UE 115可以是包括通用集成电路卡(UICC)的设备。在另一方面，UE可以是不包括UICC的设备。在一些方面，不包括UICC的UE 115也可被称为万物联网(IoE)设备。UE 115a-115d是接入网络100的移动智能电话类型设备的示例。UE 115还可以是专门配置用于已连通通信(包括机器类型通信(MTC)、增强型MTC(eMTC)、窄带IoT(NB-IoT)等)的机器。UE 115e-115k是被配置成用于接入网络100的通信的各种机器的示例。UE 115可以能够与任何类型的BS(无论是宏BS、还是小型蜂窝小区等等)通信。在图1中，闪电束(例如，通信链路)指示UE 115与服务BS 105之间的无线传输或BS之间的期望传输以及各BS之间的回程传输，服务BS 105是被指定为在下行链路(DL)和/或上行链路(UL)上服务UE 115的BS。
在操作中，BS 105a-105c可使用3D波束成形和协调式空间技术(诸如协调式多点(CoMP)或多连通性)来服务UE 115a和115b。宏BS 105d可执行与BS 105a-105c、以及小型蜂窝小区BS 105f的回程通信。宏BS 105d还可传送由UE 115c和115d订阅和接收的多播服务。此类多播服务可以包括移动电视或流视频，或者可以包括用于提供社区信息的其他服务(诸如天气紧急情况或警报、诸如安珀警报或灰色警报)。
网络100还可支持具有用于关键任务设备(诸如UE 115e，其可以是无人机)的超可靠和冗余链路的关键任务通信。与UE 115e的冗余通信链路可包括来自宏BS 105d和105e的链路、以及来自小型蜂窝小区BS 105f的链路。其他机器类型设备(诸如UE 115f(例如，温度计)、UE 115g(例如，智能仪表)、和UE 115h(例如，可穿戴设备))可通过网络100直接与BS(诸如小型蜂窝小区BS 105f和宏BS 105e)进行通信，或者通过与将其信息中继到网络的另一用户设备进行通信来处于多跳配置中(诸如UE 115f将温度测量信息传达给智能仪表UE115g，该温度测量信息随后通过小型蜂窝小区BS 105f被报告给网络)。网络100还可通过动态、低等待时间TDD/频分双工(FDD)通信(诸如在交通工具到交通工具(V2V)通信中)提供附加的网络效率。
在一些实现中，网络100利用基于OFDM的波形来进行通信。基于OFDM的***可将***BW划分成多个(K个)正交副载波，这些正交副载波通常也被称为副载波、频调、频槽等等。每个副载波可以用数据来调制。在一些实例中，毗邻副载波之间的副载波间隔可以是固定的，并且副载波的总数(K)可取决于***BW。***BW还可被划分成子带。在其他实例中，副载波间隔和/或传输时间区间(TTI)的历时可以是可缩放的。
在一实施例中，BS 105可指派或调度(例如，时频资源块(RB)形式的)传输资源以用于网络100中的DL和UL传输。DL是指从BS 105到UE 115的传输方向，而UL是指从UE 115到BS 105的传输方向。该通信可采用无线电帧的形式。无线电帧可被分成多个子帧，例如约10个。每一子帧可被分成时隙，例如约2个。每个时隙可被进一步分成子时隙。在FDD模式中，同时的UL和DL传输可在不同的频带中发生。例如，每一子帧包括处于UL频带中的UL子帧和处于DL频带中的DL子帧。在时分双工(TDD)模式中，UL和DL传输使用相同的频带在不同的时间段发生。例如，无线电帧中的子帧的子集(例如，DL子帧)可被用于DL传输，并且无线电帧中的子帧的另一子集(例如，UL子帧)可被用于UL传输。
DL子帧和UL子帧可被进一步分为若干区域。例如，每一DL或UL子帧可具有预定义的区域以用于参考信号、控制信息和数据的传输。参考信号是促成BS 105与UE 115之间的通信的预定信号。例如，参考信号可具有特定导频模式或结构，其中诸导频频调可跨越操作BW或频带，每一导频频调被定位在预定义的时间和预定义的频率处。例如，BS 105可传送因蜂窝小区而异的参考信号(CRS)和/或信道状态信息参考信号(CSI-RS)以使得UE 115能够估计DL信道。类似地，UE 115可传送探通参考信号(SRS)以使得BS 105能够估计UL信道。控制信息可包括资源指派和协议控制。数据可包括协议数据和/或操作数据。在一些实施例中，BS 105和UE 115可使用自包含子帧来通信。自包含子帧可包括用于DL通信的部分和用于UL通信的部分。自包含子帧可以是DL中心式的或者UL中心式的。DL中心式子帧可包括比用于UL通信的历时更长的用于DL通信的历时。UL中心式子帧可包括比用于DL通信的历时更长的用于UL通信的历时。
在一些实施例中，BS 105可以与UE 115协调以在网络100中协作地调度数据、对数据进行波束成形和/或传送数据。可以通过更多地使用多天线***来达成可观的增益。例如，在毫米波接入中，大量天线振子可被用于利用较短的波长，并被使得能够进行波束成形和波束跟踪。当使用例如毫米波频率时，波束成形可被用于避免传输损耗。波束成形将来自天线阵列中的多个天线元件的各信号组合在一起，使得经组合的信号电平在若干个信号相位对齐时增加(相长干涉)。来自每个天线元件的各信号以稍微不同的相位(延迟)被传送以产生指向接收机的窄波束。
波束管理操作基于在发射机和接收机节点之间定期交换的控制消息。图2A和2B解说了根据本公开的各实施例的在适当频率上执行定向通信的阶层式波束成形方法200、250。图2A和2B出于简化讨论的目的解说了BS 205和UE 215，但将认识到，本公开的各实施例可缩放至多得多的UE 215和/或BS 205。BS 205对应于BS 105。UE 215对应于UE 115。UE215和BS 205可以以任何合适的频率(诸如毫米波频率之类)彼此通信。
在更高的频率下，传播和穿透损耗更高。波束成形技术可被用于增加由设备接收到的信号电平。波束成形器在其光圈上组合能量，从而在给定方向上获得一定的天线增益，而在其他方向上具有衰减。BS 205和UE 215中的每一者可以在特定方向上引导其能量。在图2A中，BS 205发射对应于角度230的宽波束222、224、226和228。在一个示例中，角度230为120度，并因此波束222、224、226和228覆盖120度的扇区。角度230可以是从BS 105到信道中的主导簇的出发角。
UE 215的方向聚焦朝向信道中与针对BS 205所提及的相同的对应主导簇。UE 215被设计有子阵列232、234、236和238，并且每个子阵列包括天线阵列(例如，四个天线)。在本公开中，“子阵列”也可被称为“阵列”。子阵列232、234、236和238位于UE 215的不同边缘上，从而创建分集并提供定向通信。BS 205与UE 215之间的通信模式(例如，伪全向)取决于载波频率。在图2A中，如由波束226和子阵列234内的图案所表示的，BS 205选择与其他波束222、224和228相比具有最大接收信号功率的波束226并且UE 215选择与其他子阵列232、236和238相比具有最大接收信号功率的子阵列234。例如，BS 205和UE 215可交换用于接收信号功率测量的参考信号。接收信号功率可被称为参考信号接收功率(RSRP)。
BS 205的所选择的波束可被进一步划分为多个较窄的波束。如图2B所示，BS 205的所选择的波束226被划分为四个窄波束226a、226b、226c和226d。在UE 215侧，伪全向或宽波束可以每子阵列地使用，并可具有低增益。伪全向或宽波束覆盖每个子阵列的覆盖区域。BS 205从窄波束226a、226b、226c和226d中选择与其他波束226a、226b和226d相比具有最大接收信号功率的窄波束226c(如由窄波束226c内的图案表示)。BS 205利用UE 215的所选择的子阵列234来执行对所选择的波束226c的窄波束精化。
图2C解说了UE 215的所选择的子阵列234的四个窄波束234a、234b、234c和234d。UE 215使用BS 205的所选择的窄波束226c来执行对所选择的子阵列234的窄波束精化。UE215可接收能量或参考码元(例如，参考信号)，并且选择与波束234b、234c和234d相比具有最佳的能量方向的窄波束234a(如由窄波束234a内的图案表示)。
BS 205和UE 215可使用所选择的波束226c和234a来进行DL信息的通信。具体而言，BS 205使用所选择的波束226c来传送DL信息，并且UE 215使用所选择的波束234a来接收DL信息。
随后，当UE 215传送UL信息时，UE 215可在假设具有互易性的情况下设置与窄波束234a相同的方向对应的波束权重，并按该波束权重来传送UL数据。在一些示例中，HDL表示BS 205与UE 215之间的DL信道矩阵，并且HUL表示UE 215与BS 205之间的UL信道矩阵。如果UL和DL波束具有真实或完美的波束对应性(UL和DL信道之间的互易性为100％)，则HDL的转置对应于HUL，其可以用下式表示：HDL＝(HUL)T。然而，如果UL和DL信道不是彼此互易的，则DL上的定向波束可能不是供在UL传输上使用的最佳波束。DL定向波束可能不足以实现UL传输的期望目标。DL波束可以是“定向的”以在DL传输上提供一定的速率和/或鲁棒性，但是可能出于因UL而异的速率和/或鲁棒性考虑而期望UL波束更佳。在另一示例中，当波束对应性或互易性失效时，不能在UL上使用DL波束。由于各种原因(诸如DL/UL电路和有源阻抗失配、无法解决所有相位/振幅多义性的不良校准之类)，DL传输上的定向波束可能对于UL传输而言不是最佳波束。DL和/或UL上的不良校准或电路失配或电路随时间漂移可能会导致不良波束对应性。相应地，可能不期望将来自特定DL子带/共用载波的波束权重盲目地重用在不同的UL子带/共用工作载波。
本公开提供了用于利用从BS 205对窄波束226c的选择和UE 215对窄波束234a的选择收集的信息以在UL传输上使用的技术。例如，本公开提供了用于获得经改进的波束权重而不依赖于UL和DL传输之间的波束对应性或互易性的技术。附加地，本公开提供了对FR-2中FDD的考虑，而不仅仅是对FR-2(例如，24250MHz到52600MHz)的TDD的考虑。
图3解说了根据本公开的各实施例的在适当频率上执行定向通信的阶层式波束成形方法300。在步骤310，UE 315进行UL-DL波束互易性信息的通信。在一个示例中，在波束选择(例如，图2A-2C中的阶层式波束成形方法中的波束选择)之后发生UL-DL波束互易性信息的通信。在一示例中，UL-DL波束互易性信息包括UE 315的能力信息。UE可向BS提供关于UE在DL-UL信道上是否具有互易性的反馈。在一些示例中，UE 315以波束对应性的形式将0％到100％的展度量化为比特图，并向BS 305提供此该比特图。在一示例中，如果波束对应性高于80％，则UE 315使用提供比特([0][0])的两比特映射、如果波束对应性约为50-80％，则UE 315使用提供比特([0][1])的两比特映射、如果波束对应性约为20-50％，则UE 315使用提供比特([1][0])的两比特映射、如果波束对应性低于20％，则UE 315使用提供比特([1][1])的两比特映射。UE 315可以知悉UL-DL波束互易性信息。在一示例中，UL-DL波束互易性信息可以是指示由于UL信道和DL信道之间的电路和/或阻抗差异而导致的UL-DL失配的能力报告。在另一示例中，UL-DL波束互易性信息可以是包括捕捉DL信道和UL信道、TDD或FDD、和/或DL和UL频带信息之间精确缺乏对应性的多比特表示的能力报告。如果UE与BS具有高UL-DL互易性(例如，至少80％)，则UE可加速波束训练过程。但是，如果UE与BS不具有高UL-DL互易性，则波束训练过程可能会慢。在此示例中，UE可通过传送能力报告来加速波束训练过程。
BS在从UE接收到关于缺少波束对应性的信息之际有许多可能的动作要执行。基于BS 305接收到的信息，它可以帮助UE选择用于UL传输的更佳的波束。在一示例中，步骤310处的波束选择是指图2C中UE对波束234a的波束选择。
在另一示例中，与步骤310相关联的波束选择是指图2B中BS 305对波束226c的波束选择。BS 305可以继续将与图2B中BS选择用于DL传输中的相同的波束226c用于UL接收和DL传输，并且前述波束可被称为固定波束f。由于能够承担更高成本的电路***并能够执行更佳的校准，因此可以合理地假定固定波束f也可以担任UE 315处的UL波束。
如本讨论中讨论的，可能期望为UE 305处的N个天线子阵列确定经改进的UL波束权重。BS 305可以继续在固定波束f上传送，并且UE 315可以使用子阵列234的其他波束集合来确定用于与BS进行通信的最佳UL波束权重。在BS已选择了其固定波束f而UE已选择了其波束(分别在图2B和2C处)之后，UE可在UE侧继续其波束选择以找到供对UL传输使用的经改进的波束权重。
在步骤320，UE 315经由UE 315的天线阵列接收基于波束选择的多个DL波束参考信号。UE 315可在连续的一系列码元(例如，时间段)上接收DL波束参考信号。在一示例中，波束选择是BS 305对波束226c的波束选择。
在步骤330，UE 315基于接收到的多个DL波束参考信号和UL-DL波束互易性信息来调整天线阵列的多个权重。在一示例中，调整多个权重包括由UE 315基于多个DL波束参考信号中的每个DL波束参考信号的权重集合来确定RSRP，并由UE 315选择与大于第二RSRP的第一RSRP相对应的权重集合。UE 315可选择与胜过第二RSRP的第一RSRP相对应的权重集合，因为第一RSRP具有比第二RSRP更高质量的信号。
多个DL波束参考信号是N个训练波束，其中至少N个训练波束被用于UE侧的N个天线子阵列。在一示例中，g1,g2,…,gN是在假定BS 305使用固定波束f进行DL传输的情况下，在UE侧用于波束扫描或训练的因UE而异的DL波束的新集合。可以使用任何多个波束，以使得G＝[g1,g2,…,gN]是单位的。附加地，g1,g2,…,gN波束可以不同于图2B和2C中选择的波束，并被设计成用于在上述波束被选择之后增强UE的波束成形能力。
在一些示例中，UE 315使用在图2B中选择的相同子阵列324，并且g1,g2,…,gN DL波束信号不同于来自图2C中的定向波束234a、234b、234c和234d。相应地，当BS 305继续使用相同的固定波束f时，UE 315可用不同的DL波束进行实验以得出对g1,g2,…,gN DL波束参考信号的加权，以便找到用于UL传输的经改进波束。
该多个权重可按各种方式来设计。在一示例中，波束引导方向可由G1提供，其中天线被一次一列地扫描，并由下式表示，其中各列表示训练波束gi而各行表示天线的权重：
式(1)中的四个列对应于四个时间实例上对波束权重g1,g2,g3,g4的使用。在G1中，UE 305将其所有能量定向到第一天线中，而在第二、第三或第四天线中没有能量。特别地，UE 305选择第一天线并确定经由第一天线接收到的能量的量。在第二时间，UE 305将其所有能量定向到第二天线中，而在第一、第三或第四天线中没有能量。特别地，UE 305选择第二天线并确定经由第二天线接收到的能量的量，第三和第四天线依此类推。UE 315确定这四个天线中的每一者的RSRP，并用电路失配因子调整波束，以得出针对所有四个天线组合的权重。
在另一示例中，波束引导方向可由下式提供：
在G2中，UE 305在四个时间单位上选择所有四个天线，并且所选择的天线彼此正交。
在另一示例中，波束引导方向可由下式提供：
G3对应于在某个全球坐标系中被引导朝向90度、0度、120度和60度的波束，其中90度为视轴方向。
在一些示例中，UE 305基于DL参考信号的收到信号功率来调整多个权重。在一示例中，多个DL波束在相同的波束方向上。在一些示例中，UE 315使用N个波束g1,g2,…,gN，并且以RSRP(或由UE 315接收到的信号强度的一些指示)的形式执行估计。每个gi都有一个对应的RSRPi。在一示例中，UE 305基于用于每个DL波束信号的权重集合(用于g1的RSRP1、用于g2的RSRP2、用于g3的RSRP3和用于g4的RSRP4)确定参考信号收到功率(RSRP)。
可能期望找到g来最大化下式：
|fT(HUL)Tg*|2. (4)
对于某些γ，解也可以写成(gopt)T＝γ·fTHUL，以确保gopt是单位范数。相应地，有下式：
其中αi表示振幅因子集合，而表示由于发射-接收电路失配和/或UL-DL频带差异而引起的相位因子集合。
即，gopt是在BS和UE在图2B和2C中选择其各自的波束之后在扫描中使用的训练波束gi的线性组合。相应地，有下式：
附加地，其中RSRPi是与gi和f对应的DL波束扫描相关联的RSRP。附加地，下式在同一频带(取决于波束扫描过程中的噪声、宽带/相位噪声效应以及与链路裕度相关的常数因子)上均成立：RSRP可由UL/DL电路失配来调整，并且波束权重g1,g2,…,gN可被用于波束训练。
在UE 315接收到每个用于gi的RSRPi之后，UE 315可基于RSRP1,…,RSRPN收集关于UE侧的发射和接收电路***的信息。UE 305可测量每个波束的因波束而异的RSRP和/或以电路失配的形式确定附加信息，并最终使用此信息来产生UE用于UL数据的传输的经改进的波束。该信息可被用于与RSRP1,…,RSRPN一起调整经改进的UL波束。
UE 315将经加权的波束权重组合用于UL传输。以此方式，UE 315可利用其来自图2B和2C中的DL波束选择以及电路失配的知识。通过利用来自DL波束估计的信息连同电路失配，UE 315可使用有限数量的码元来获得用于UL传输的波束权重。
在一些示例中，UE 305基于接收到的多个DL波束上的最大接收信号功率来调整天线阵列的多个权重。在一些示例中，UE 305基于诸UL和DL信道之间的振幅差中的至少一者或诸UL和DL信道之间的相位差中的至少一者来调整天线阵列的多个权重。DL信道上的振幅和/或相位将对应于捕捉相同波束的UL信道上的振幅和/或相位调整。振幅和/或相位的校正因子可能取决于操作是在相同载波上还是在不同载波上进行。
DL和UL(或不同的操作频带)之间的任何差异都由振幅因子α1,…,αN和相位因子捕捉。对于不同的UL工作频带，针对一些振幅因子αi,…,αN以及不同的相位因子集合下式成立：这些振幅和相位因子取决于电路和/或阻抗失配，并且不会随时间变化。相应地，这些因子捕捉了UL-DL对应性，并且可以离线地或先验地通过训练码元(在所有可能的gNB侧波束和UE侧波束上)来学习。在一示例中，UE在毗连的一系列码元上接收离线设计的波束集合，并记录这些码元上的RSRP。参考图2C，离线设计的波束的数量可以至少与UE的所选择的子阵列234中的天线的数量一样大。在另一示例中，离线设计的波束可以具有某些特性，诸如、相等的增益、正交性或是单位的。附加地，离线设计的波束可以是每天线采样的或不同的定向波束集合。
此外，它们仍然仅依赖于电路变化，并因此可以捕捉UL-DL关系。上可被捕捉如下：
在步骤340，UE使用基于经调整的多个权重来配置的接收波束来接收DL通信信号。在一示例中，UE 315向BS 305传送SRS，其中DL通信信号基于该SRS来波束成形。
图4解说了根据本公开的各实施例的在适当频率上执行定向通信的阶层式波束成形方法400。在步骤410，BS 405进行UL-DL波束互易性信息的通信。在一示例中，UL-DL波束互易性信息的通信发生在波束选择之后在一示例中，UL-DL波束互易性信息是BS 405对波束精化规程的请求。波束选择可以是来自图2B的对波束226c的选择。波束选择可以是来自图2C的对波束234a的选择。
在步骤420，BS 405传送基于波束选择的多个下行链路波束参考信号以用于波束权重调整。在一示例中，步骤420处的多个DL波束参考信号的传送对应于图3中步骤320处UE经由UE的天线阵列接收基于波束选择的多个DL波束参考信号。
在步骤430，BS 405经由BS的天线阵列从UE接收基于波束权重调整和UL-DL波束互易性信息来波束成形的UL参考信号。在一示例中，在步骤430处接收UL参考信号对应于UE将经改进的波束权重用于向BS传送UL数据。
在步骤440，BS 405基于UL参考信号来调整天线阵列的多个权重。BS可使用固定波束f达一段时间，而UE确定其用于UL传输的经改进的波束权重。在UE 415确定供在UL信道上使用的经改进的波束gopt之后，BS 405可确定与gopt匹配的经改进的波束，而不是使用来自DL传输的固定波束f。BS 405可使用上面关于UE讨论的技术来在步骤440调整多个权重。例如，BS 405可基于(在步骤430处接收到的)UL波束信号的RSRP、最大收到信号功率和/或基于UL和DL之间的信号振幅差或UL和DL之间的相位差中的至少一者来调整多个权重。在一示例中，调整多个权重包括由BS 405基于用于UL参考信号的权重集合来确定RSRP，并由BS405选择与大于第二RSRP的第一RSRP相对应的权重集合。BS 405可选择与胜过第二RSRP的第一RSRP相对应的权重集合，因为第一RSRP具有比第二RSRP更高质量的信号。
在步骤450，BS 405使用基于经调整的多个权重来配置的发射波束来传送DL通信信号。
图5是根据本公开的各实施例的UE 500的框图。UE 500可以是如上所讨论的UE115、215、315、或415。如所示出的，UE 500可包括处理器502、存储器504、波束模块508、权重模块509、收发机510(包括调制解调器子***512和RF单元514)、以及天线516。这些元件可例如经由一条或多条总线来彼此直接或间接通信。
处理器502可包括中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、控制器、现场可编程门阵列(FPGA)设备、另一硬件设备、固件设备、或者被配置成执行本文所描述的操作的其任何组合。处理器502还可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一个或多个微处理器或任何其他此类配置。
存储器504可包括高速缓存存储器(例如，处理器502的高速缓存存储器)、随机存取存储器(RAM)、磁阻RAM(MRAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存存储器、固态存储器设备、硬盘驱动器、其他形式的易失性和非易失性存储器或不同类型的存储器的组合。在一个实施例中，存储器504包括非瞬态计算机可读介质。存储器504可以存储指令506。指令506可包括在由处理器502执行时使得处理器502执行本文中结合本公开的各实施例参照UE 102所描述的操作的指令。指令506还可被称为代码。术语“指令”和“代码”应当被宽泛地解读为包括任何类型的计算机可读语句。例如，术语“指令”和“代码”可指一个或多个程序、例程、子例程、函数、规程等。“指令”和“代码”可包括单条计算机可读语句或许多条计算机可读语句。
波束模块508和/或权重模块509可被用于本公开的各种方面。例如，波束模块508被配置成与BS进行UL-DL波束互易性信息的通信。在一示例中，波束模块508向BS提供关于UE在DL-UL信道上是否具有互易性的反馈。波束模块508被配置成经由UE的天线阵列从BS接收基于波束选择的多个DL波束参考信号。在一个示例中，波束模块508在由BS或由UE进行波束选择之后传送UL-DL波束互易性信息。在一示例中，波束模块508被配置成选择与UE的天线阵列相对应的波束，并且波束模块508在由波束模块508进行波束选择之后传送UL-DL波束互易性信息。在另一示例中，BS选择波束，并且波束模块508在由BS进行波束选择之后传送UL-DL波束互易性信息。
权重模块509被配置成基于接收到的多个DL波束和UL-DL波束互易性信息来调整天线阵列的多个权重。在一示例中，权重模块509使用多个DL波束参考信号来确定经改进的波束权重，如本公开中讨论的。波束模块508被配置成使用基于经调整的多个权重的接收波束从BS接收DL通信信号。在一示例中，波束模块508向波束传送SRS，其中DL通信信号基于该SRS来波束成形。
如所示的，收发机510可包括调制解调器子***512和RF单元514。收发机510可被配置成与其他设备(诸如BS 105、205、305和405)双向地进行通信。调制解调器子***512可被配置成根据调制及编码方案(MCS)(例如，低密度奇偶校验(LDPC)编码方案、turbo编码方案、卷积编码方案等)来调制和/或编码来自存储器504、波束模块508和/或权重模块509的数据。
RF单元514可被配置成处理(例如，执行模数转换或数模转换等)来自调制解调器子***512的经调制/经编码数据(在向外传输上)或者源自另一源(诸如UE 115或BS 105)的传输的经调制/经编码数据。尽管被示为一起集成在收发机510中，但调制解调器子***512和RF单元514可以是分开的设备，它们在UE 105处耦合在一起以使得UE 105能够与其他设备进行通信。
RF单元514可将经调制和/或经处理的数据(例如，数据分组(或者，更一般地，可包含一个或多个数据分组和其他信息的数据消息))提供给天线516以供传输至一个或多个其他设备。这可包括例如根据本公开的各实施例的UL-DL波束互易性信息的传输。天线516可进一步接收从其他设备传送的数据消息。根据本公开的各实施例，这可包括例如基于波束选择的多个DL波束参考信号和使用基于经调整的多个权重来配置的接收波束的DL通信信号。天线516可提供接收到的数据消息以供在收发机510处进行处理和/或解调。尽管图5将天线516解说为单个天线，但天线516可包括类似或不同设计的多个天线以便维持多个传输链路。
图6解说了根据本公开的各实施例的示例性BS 600的框图。BS 600可以是如上所讨论的BS 105、205、305或405。如所示出的，BS 600可包括处理器602、存储器604、波束模块608、权重模块609、收发机610(包括调制解调器子***612和RF单元614)、以及天线616。这些元件可例如经由一条或多条总线来彼此直接或间接通信。
处理器602可具有作为专用类型处理器的各种特征。例如，这些特征可包括被配置成执行本文所描述的操作的CPU、DSP、ASIC、控制器、FPGA设备、另一硬件设备、固件设备或其任何组合。处理器602还可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一个或多个微处理器或任何其他此类配置。
存储器604可包括高速缓存存储器(例如，处理器602的高速缓存存储器)、RAM、MRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存存储器、固态存储器设备、一个或多个硬盘驱动器、基于忆阻器的阵列、其他形式的易失性和非易失性存储器、或者不同类型的存储器的组合。在一些实施例中，存储器604可包括非瞬态计算机可读介质。存储器604可以存储指令606。指令606可以包括在由处理器602执行时使处理器602执行本文中所描述的操作的指令。指令606还可被称为代码，其可被宽泛地解读为包括如上面参照图5所讨论的任何类型的计算机可读语句。
波束模块608和/或权重模块609可被用于本公开的各种方面。例如，波束模块608被配置成传达UL-DL波束互易性信息。在一个示例中，波束模块609被配置成选择波束，并然后在波束选择之后传送UL-DL波束互易性信息。在一示例中，波束模块608请求UE进行波束精化规程。波束选择可参考图2B中BS对波束226c的选择，其中波束226c与波束选择相关联。波束模块608被配置成传送基于波束选择的多个DL波束参考信号以用于波束权重调整。在一示例中，波束模块608向UE传送多个DL波束参考信号，使得UE可以执行本公开中讨论的技术来确定用于UL传输的最佳波束。波束模块608被配置成接收基于波束权重调整和UL-DL波束互易性信息来波束成形的UL参考信号。在一示例中，UE使用本公开中讨论的技术使用经改进的波束来进行的UL参考信号的传输。
权重模块609被配置成基于UL参考信号来调整天线阵列的多个权重。在一示例中，权重模块609使用UL参考信号来确定经改进的波束权重，如本公开中讨论的。波束模块608被配置成使用基于经调整的多个权重来配置的发射波束来传送DL通信信号。在一示例中，波束模块608使用由权重模块609确定的经改进的波束来传送DL通信信号。
如所示的，收发机610可包括调制解调器子***612和RF单元614。收发机610可被配置成与其他设备(诸如UE 115、215、315和415和/或另一核心网络元件)双向地进行通信。调制解调器子***612可被配置成根据MCS(例如，LDPC编码方案、turbo编码方案、卷积编码方案等)来调制和/或编码数据。RF单元614可被配置成处理(例如，执行模数转换或数模转换等)来自调制解调器子***612(在带外传输上)或者源自另一源(诸如UE 115)的传输的经调制/经编码的数据。尽管被示为一起集成在收发机610中，但调制解调器子***612和RF单元614可以是分开的设备，它们在BS 105处耦合在一起以使得BS 105能够与其他设备进行通信。
RF单元614可将经调制和/或经处理的数据(例如，数据分组(或者，更一般地，可包含一个或多个数据分组和其他信息的数据消息))提供给天线616以供传输至一个或多个其他设备。这可包括例如根据本公开的各实施例的用于完成至网络的附连的信息传输以及与所占驻的UE 102的通信。天线616可进一步接收从其他设备传送的数据消息并提供接收到的数据消息以供在收发机610处进行处理和/或解调。尽管图6将天线616解说为单个天线，但天线616可包括类似或不同设计的多个天线以便维持多个传输链路。
图7是根据本公开的各实施例的无线通信方法700的流程图。方法700的步骤可以由无线通信设备(诸如UE 115、215、315、415和500)的计算设备(例如，处理器、处理电路、和/或其他合适的组件)来执行。例如，UE 500可利用一个或多个组件(诸如处理器502、存储器504、波束模块508、权重模块509和/或收发机510)来执行方法700的步骤。方法700包括数个枚举步骤，但是方法700的各实施例可在这些枚举步骤之前、之后和之间包括附加步骤。在一些实施例中，这些枚举步骤中的一者或多者可以被略去或者以不同的次序来执行。
在步骤710，方法700包括由UE与BS进行上行链路-下行链路波束互易性信息的通信。在一示例中，UE在波束选择之后向BS传送UL-DL波束互易性信息。UE可向BS提供关于UE在DL-UL信道上是否具有互易性的反馈。用于执行步骤710的功能性的装置可以但不必包括例如参照图5的波束模块508、收发机510、天线516、处理器502、和/或存储器504。
在步骤720，方法700包括由UE经由UE的天线阵列从BS接收基于波束选择的多个下行链路波束参考信号。可进一步改进与UE结合图2C选择的相同子阵列相关联的波束。BS可选择其固定波束f，BS将该固定波束f用于传送多个下行链路波束参考信号。用于执行步骤720的功能性的装置可以但不必包括例如参照图5的收发机510、天线516、处理器502、和/或存储器504。
在步骤730，方法700包括由UE基于接收到的多个下行链路波束参考信号和UL-DL波束互易性信息来调整天线阵列的多个权重。在一示例中，如本公开中讨论的，UE使用多个下行链路波束参考信号来确定经改进的波束权重。在一示例中，调整多个权重包括由UE基于多个DL波束参考信号中的每个DL波束参考信号的权重集合来确定RSRP，并由UE选择与大于第二RSRP的第一RSRP相对应的权重集合。例如，可以结合训练波束的RSRP、振幅或相位调整等来调整多个权重。用于执行步骤730的功能性的装置可以但不必包括例如参照图5的权重模块509、收发机510、天线516、处理器502、和/或存储器504。
在步骤740，方法700包括由UE使用基于经调整的多个权重来配置的接收波束从BS接收下行链路通信信号。在一示例中，UE向波束传送SRS，其中DL通信信号基于该SRS来波束成形。用于执行步骤740的功能性的装置可以但不必包括例如参照图5的收发机510、天线516、处理器502、和/或存储器504。
图8是根据本公开的各实施例的无线通信方法800的流程图。方法800的步骤可以由无线通信设备(诸如BS 105、205、305、405和600)的计算设备(例如，处理器、处理电路、和/或其他合适的组件)来执行。例如，BS 600可利用一个或多个组件(诸如处理器602、存储器604、波束模块608、权重模块609和/或收发机610)来执行方法800的步骤。如所解说的，方法800包括数个枚举步骤，但是方法800的各实施例可在这些枚举步骤之前、之后和之间包括附加步骤。在一些实施例中，这些枚举步骤中的一者或多者可以被略去或者以不同的次序来执行。
在步骤810，方法800包括由基站(BS)与用户装备(UE)进行上行链路-下行链路波束互易性信息的通信。在一示例中，UL-DL波束互易性信息的通信发生在波束选择之后波束选择可参考图2B中BS对波束226c的选择。在一示例中，波束模块608请求UE进行波束精化规程。在另一示例中，波束模块608辅助UE执行波束精化规程。用于执行步骤810的功能性的装置可以但不必包括例如参照图6的波束模块608、收发机610、天线616、处理器602、和/或存储器604。
在步骤820，方法800包括由BS向UE传送基于波束选择的多个下行链路波束参考信号以用于波束权重调整。在一示例中，BS向UE传送多个DL波束参考信号，使得UE可以执行本公开中讨论的技术来确定用于UL传输的最佳波束。用于执行步骤820的功能性的装置可以但不必包括例如参照图6的波束模块608、收发机610、天线616、处理器602、和/或存储器604。
在步骤830，方法800包括由BS经由BS的天线阵列从UE接收基于波束权重调整和UL-DL波束互易性信息来波束成形的上行链路参考信号。在一示例中，UE将其经改进的波束用来传输UL参考信号，并且BS接收基于在UE侧应用的波束权重调整来波束成形的上行链路参考信号。用于执行步骤830的功能性的装置可以但不必包括例如参照图6的波束模块608、收发机610、天线616、处理器602、和/或存储器604。
在步骤840，方法800包括由BS基于上行链路参考信号来调整天线阵列的多个权重。在一示例中，BS使用UL参考信号来确定经改进的波束权重，如本公开中讨论的。在一示例中，BS可确定与由UE确定的gopt相匹配的经改进的波束权重。在一示例中，调整多个权重包括由BS基于用于UL参考信号的权重集合来确定RSRP，并由BS选择与大于第二RSRP的第一RSRP相对应的权重集合。用于执行步骤840的功能性的装置可以但不必包括例如参照图6的权重模块609、收发机610、天线616、处理器602、和/或存储器604。
在步骤850，方法800包括由BS使用基于经调整的多个权重来配置的发射波束来传送DL通信信号。在一示例中，BS使用由BS确定的经改进的波束来传送DL通信信号。用于执行步骤850的功能性的装置可以但不必包括例如参照图6的波束模块608、收发机610、天线616、处理器602、和/或存储器604。
信息和信号可使用各种各样的不同技艺和技术中的任一种来表示。例如，贯穿上面说明始终可能被述及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、码元和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子、或其任何组合来表示。
结合本文中的公开描述的各种解说性框以及模块可以用设计成执行本文中描述的功能的通用处理器、DSP、ASIC、FPGA或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可被实现为计算设备的组合(例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协同的一个或多个微处理器，或者任何其他此类配置)。
本文中所描述的功能可以在硬件、由处理器执行的软件、固件、或其任何组合中实现。如果在由处理器执行的软件中实现，则各功能可以作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。其他示例和实现落在本公开及所附权利要求的范围内。例如，由于软件的本质，上述功能可使用由处理器执行的软件、硬件、固件、硬连线或其任何组合来实现。实现功能的特征也可物理地位于各种位置，包括被分布以使得功能的各部分在不同的物理位置处实现。另外，如本文(包括权利要求中)所使用的，在项目列举(例如，以附有诸如“中的至少一个”或“中的一个或多个”之类的措辞的项目列举)中使用的“或”指示包含性列举，以使得例如[A、B或C中的至少一个]的列举意指A或B或C或AB或AC或BC或ABC(即，A和B和C)。
如本领域普通技术人员至此将领会的并取决于手头的具体应用，可以在本公开的设备的材料、装置、配置和使用方法上做出许多修改、替换和变化而不会脱离本公开的精神和范围。有鉴于此，本公开的范围不应当被限定于本文所解说和描述的特定实施例(因为其仅是作为本公开的一些示例)，而应当与所附权利要求及其功能等同方案完全相当。

Claims (30)

1.一种无线通信方法，包括：
由用户装备(UE)与基站(BS)进行上行链路-下行链路(UL-DL)波束互易性信息的通信；
由所述UE经由所述UE的天线阵列从所述BS接收基于波束选择的多个下行链路(DL)波束参考信号；
由所述UE基于接收到的多个DL波束参考信号和所述UL-DL波束互易性信息来调整所述天线阵列的多个权重；以及
由所述UE使用基于经调整的多个权重来配置的接收波束从所述BS接收DL通信信号。
2.如权利要求1所述的方法，其中进行所述UL-DL波束互易性信息的通信包括传送指示DL信道与UL信道之间的非互易性的能力报告。
3.如权利要求1所述的方法，其中进行所述UL-DL波束互易性信息的通信包括在所述波束选择之后进行所述UL-DL波束互易性信息的通信，并且所述波束选择对应于由所述BS选择的波束。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
选择与所述UE的所述天线阵列相对应的波束，其中进行所述UL-DL波束互易性信息的通信包括在选择所述波束之后进行所述UL-DL波束互易性信息的通信。
5.如权利要求1所述的方法，其中调整所述多个权重包括基于所述多个DL波束参考信号中的每个DL波束参考信号的权重集合来确定收到信号功率，并选择与大于第二收到信号功率的第一收到信号功率相对应的权重集合。
6.如权利要求1所述的方法，其中调整所述多个权重包括基于UL信道和DL信道之间的振幅差来调整所述多个权重。
7.如权利要求1所述的方法，其中调整所述多个权重包括基于UL信道和DL信道之间的相位差来调整所述多个权重。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述多个DL波束参考信号在同一波束方向上。
9.一种无线通信方法，包括：
由基站(BS)与用户装备(UE)进行上行链路-下行链路(UL-DL)波束互易性信息的通信；
由所述BS向所述UE传送基于波束选择的多个下行链路(DL)波束参考信号以用于波束权重调整；
由所述BS经由所述BS的天线阵列从所述UE接收基于所述波束权重调整和所述UL-DL波束互易性信息来波束成形的上行链路(UL)参考信号；
由所述BS基于所述UL参考信号来调整所述天线阵列的多个权重；以及
由所述BS使用基于经调整的多个权重来配置的发射波束向所述UE传送DL通信信号。
10.如权利要求9所述的方法，其中进行所述UL-DL波束互易性信息的通信包括发送对波束精化规程的请求。
11.如权利要求9所述的方法，进一步包括：
由所述BS选择波束，其中进行所述UL-DL波束互易性信息的通信包括在选择所述波束之后进行所述UL-DL波束互易性信息的通信。
12.如权利要求9所述的方法，其中调整所述多个权重包括基于用于所述UL参考信号的权重集合来确定收到信号功率，并选择与大于第二收到信号功率的第一收到信号功率相对应的权重集合。
13.如权利要求9所述的方法，其中调整所述多个权重包括基于UL信道和DL信道之间的振幅差来调整所述多个权重。
14.如权利要求9所述的方法，其中调整所述多个权重包括基于UL信道和DL信道之间的相位差来调整所述多个权重。
15.一种用户装备(UE)，包括：
所述UE的发射机，其配置成传送上行链路-下行链路(UL-DL)波束互易性信息；
所述UE的接收机，其配置成经由所述UE的天线阵列接收基于波束选择的多个下行链路(DL)波束参考信号，并进一步配置成使用基于经调整的多个权重来配置的接收波束来接收DL通信信号；以及
所述UE的处理器，其配置成基于接收到的多个DL波束参考信号和所述UL-DL波束互易性信息来调整所述天线阵列的多个权重。
16.如权利要求15所述的UE，其中所述UL-DL波束互易性信息包括指示UL信道和DL信道之间的电路差异的能力报告。
17.如权利要求15所述的UE，其中所述UL-DL波束互易性信息包括指示UL信道和DL信道之间的阻抗差异的能力报告。
18.如权利要求15所述的UE，其中所述处理器被配置成通过以下操作来调整所述多个权重：基于所述多个DL波束参考信号中的每个DL波束参考信号的权重集合来确定收到信号功率，并选择与大于第二收到信号功率的第一收到信号功率相对应的权重集合。
19.如权利要求18所述的UE，其中所述接收机被配置成在毗连的一系列码元上接收离线设计的波束集合，并在所述毗连的一系列码元上至少记录所述第一收到信号功率和所述第二收到信号功率。
20.如权利要求15所述的UE，其中所述处理器被配置成通过以下操作来调整所述多个权重：基于UL信道和DL信道之间的振幅差来调整所述多个权重。
21.如权利要求15所述的UE，其中所述处理器被配置成基于UL信道和DL信道之间的相位差来调整所述多个权重。
22.如权利要求15所述的UE，其中所述多个DL波束参考信号在同一波束方向上。
23.如权利要求15所述的UE，其中所述处理器被配置成选择与所述UE的所述天线阵列相对应的波束，并且其中所述发射机在选择所述波束之后传送所述UL-DL波束互易性信息。
24.一种基站(BS)，包括：
所述BS的发射机，其配置成传送上行链路-下行链路(UL-DL)波束互易性信息、进一步配置成传送基于波束选择的多个下行链路(DL)波束参考信号以用于波束权重调整、以及进一步配置成使用基于经调整的多个权重来配置的发射波束来传送DL通信信号；
所述BS的接收机，其配置成接收基于所述波束权重调整和所述UL-DL波束互易性信息来波束成形的上行链路(UL)参考信号；以及
所述BS的处理器，其配置成基于所述UL参考信号来调整天线阵列的多个权重。
25.如权利要求24所述的BS，其中所述处理器被进一步配置成经由所述发射机传送对波束精化规程的请求。
26.如权利要求24所述的BS，其中所述处理器被进一步配置成选择与所述波束选择相关联的波束。
27.如权利要求24所述的BS，其中所述处理器被进一步配置成基于用于所述UL参考信号的权重集合来确定收到信号功率。
28.如权利要求27所述的BS，其中所述处理器被进一步配置成选择与大于第二收到信号功率的第一收到信号功率相对应的权重集合。
29.如权利要求24所述的BS，其中所述处理器被进一步配置成基于UL信道和DL信道之间的振幅差来调整所述多个权重。
30.如权利要求24所述的BS，其中所述处理器被进一步配置成基于UL信道和DL信道之间的相位差来调整所述多个权重。
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