用于经波束成形通信的RACH设计的制作方法

本申请要求于2016年6月10日提交的题为“rachdesignformillimeter-wavecommunications(用于经波束成形通信的rach设计)”的美国临时申请s/n.62/348,797以及于2017年2月15日提交的题为“rachdesignformillimeter-wavecommunications(用于经波束成形通信的rach设计)”的美国专利申请no.15/433,738的权益，这两篇申请通过援引全部明确纳入于此。

背景

领域

本公开一般涉及通信系统，尤其涉及用于经波束成形通信(诸如毫米波(mmw)通信和其他通信)的随机接入信道(rach)设计。

背景技术：

无线通信系统被广泛部署以提供诸如电话、视频、数据、消息接发、和广播等各种电信服务。典型的无线通信系统可采用能够通过共享可用系统资源来支持与多个用户通信的多址技术。此类多址技术的示例包括码分多址(cdma)系统、时分多址(tdma)系统、频分多址(fdma)系统、正交频分多址(ofdma)系统、单载波频分多址(sc-fdma)系统、以及时分同步码分多址(td-scdma)系统。

这些多址技术已经在各种电信标准中被采纳以提供使不同的无线设备能够在城市、国家、地区、以及甚至全球级别上进行通信的共同协议。示例电信标准是长期演进(lte)。lte是由第三代伙伴项目(3gpp)颁布的通用移动电信系统(umts)移动标准的增强集。lte被设计成通过在下行链路上使用ofdma、在上行链路上使用sc-fdma、以及使用多输入多输出(mimo)天线技术而改善频谱效率、降低成本、以及改善服务来支持移动宽带接入。然而，随着对移动宽带接入的需求持续增长，存在对于lte技术中的进一步改进的需要。这些改进也可适用于其他多址技术以及采用这些技术的电信标准。

在mmw网络中，用户装备和基站可使用rach规程来建立链路。因为mmw通信和其他经波束成形通信可能依赖于精确的波束成形来克服链路衰减，所以存在通过在rach规程期间启用对控制信息的反馈来改善用户装备与基站之间的链路的需要。

概述

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在标识出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以作为稍后给出的更详细描述之序言。

在用于上行链路时间同步的lte基于争用的rach规程中，用户装备发送第一消息并监听来自基站的第二消息。响应于接收到的第二消息，该用户装备向该基站发送第三消息。不同于lte通信，mmw及其他经波束成形通信可依赖于精确的波束成形来克服链路衰减。如此，在mmw网络中，来自基站的用于基于争用的rach规程的第二消息可使用波束成形来传送。存在通过在rach规程期间(诸如在从用户装备向基站传送第三消息期间)启用反馈来改善用户装备与基站之间的链路的需要。

在本公开的一方面，提供了方法、计算机可读介质、以及装置(装备)。该装置可以是用户装备。该装置可在rach规程期间从基站接收经波束成形消息。该装置可基于在rach规程期间接收到的经波束成形消息来确定波束信息。该装置可在rach规程期间向基站传送包括所确定的波束信息的消息。

为了达成前述及相关目的，这一个或多个方面包括在下文中充分描述并在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了这一个或多个方面的某些解说性特征。但是，这些特征仅仅是指示了可采用各种方面的原理的各种方式中的若干种，并且本描述旨在涵盖所有此类方面及其等效方案。

附图简述

图1是解说无线通信系统和接入网的示例的示图。

图2a、2b、2c和2d是分别解说dl帧结构、dl帧结构内的dl信道、ul帧结构以及ul帧结构内的ul信道的lte示例的示图。

图3是解说接入网中的演进型b节点(enb)和用户装备(ue)的示例的示图。

图4解说了mmw网络的示图。

图5是用于mmw通信的经修改rach规程的示图。

图6a是在rach规程期间传送的消息的示图。

图6b是在rach规程期间分配的资源块的示图。

图7是无线通信方法的流程图。

图8是解说示例性装备中的不同装置/组件之间的数据流的概念性数据流图。

图9是解说采用处理系统的装备的硬件实现的示例的示图。

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便避免淡化此类概念。

现在将参照各种装置和方法给出电信系统的若干方面。这些装备和方法将在以下详细描述中进行描述并在附图中由各种框、组件、电路、过程、算法等(统称为“元素”)来解说。这些元素可使用电子硬件、计算机软件、或其任何组合来实现。此类元素是实现成硬件还是软件取决于具体应用和加诸于整体系统上的设计约束。

作为示例，元素、或元素的任何部分、或者元素的任何组合可被实现为包括一个或多个处理器的“处理系统”。处理器的示例包括：微处理器、微控制器、图形处理单元(gpu)、中央处理单元(cpu)、应用处理器、数字信号处理器(dsp)、精简指令集计算(risc)处理器、片上系统(soc)、基带处理器、现场可编程门阵列(fpga)、可编程逻辑器件(pld)、状态机、门控逻辑、分立的硬件电路以及其他配置成执行本公开中通篇描述的各种功能性的合适硬件。处理系统中的一个或多个处理器可以执行软件。软件应当被宽泛地解释成意为指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件组件、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行件、执行的线程、规程、函数等，无论其是用软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言、还是其他术语来述及皆是如此。

相应地，在一个或多个示例实施例中，所描述的功能可被实现在硬件、软件、或其任何组合中。如果被实现在软件中，那么这些功能可作为一条或多条指令或代码被存储或编码在计算机可读介质上。计算机可读介质包括计算机存储介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限制，此类计算机可读介质可以包括随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程rom(eeprom)、光盘存储、磁盘存储、其他磁性存储设备、上述类型的计算机可读介质的组合、或能够被用于存储可被计算机访问的指令或数据结构形式的计算机可执行代码的任何其他介质。

图1是解说无线通信系统和接入网100的示例的示图。无线通信系统(亦称为无线广域网(wwan))包括基站102、ue104、以及演进型分组核心(epc)160。基站102可包括宏蜂窝小区(高功率蜂窝基站)和/或小型蜂窝小区(低功率蜂窝基站)。宏蜂窝小区包括enb。小型蜂窝小区包括毫微微蜂窝小区、微微蜂窝小区、和微蜂窝小区。

基站102(统称为演进型通用移动电信系统(umts)地面无线电接入网(e-utran))通过回程链路132(例如，s1接口)与epc160对接。除了其他功能，基站102还可执行以下功能中的一者或多者：用户数据的传递、无线电信道暗码化和暗码解译、完整性保护、报头压缩、移动性控制功能(例如，切换、双连通性)、蜂窝小区间干扰协调、连接建立和释放、负载平衡、非接入阶层(nas)消息的分发、nas节点选择、同步、无线电接入网(ran)共享、多媒体广播多播服务(mbms)、订户和装备追踪、ran信息管理(rim)、寻呼、定位、以及警报消息的递送。基站102可在回程链路134(例如，x2接口)上彼此直接或间接(例如，通过epc160)通信。回程链路134可以是有线的或无线的。

基站102可与ue104进行无线通信。每个基站102可为各自相应的地理覆盖区域110提供通信覆盖。可能存在交叠的地理覆盖区域110。例如，小型蜂窝小区102'可具有与一个或多个宏基站102的覆盖区域110交叠的覆盖区域110'。包括小型蜂窝小区和宏蜂窝小区的网络可被称为异构网络。异构网络还可包括归属演进型b节点(enb)(henb)，该henb可以向被称为封闭订户群(csg)的受限群提供服务。基站102与ue104之间的通信链路120可包括从ue104到基站102的上行链路(ul)(亦称为反向链路)传输和/或从基站102到ue104的下行链路(dl)(亦称为前向链路)传输。通信链路120可使用mimo天线技术，包括空间复用、波束成形、和/或发射分集。这些通信链路可通过一个或多个载波。对于在每个方向上用于传输的总共最多达yxmhz(x个分量载波)的载波聚集中分配的每个载波，基站102/ue104可使用最多达ymhz(例如，5、10、15、20mhz)带宽的频谱。这些载波可以或者可以不彼此毗邻。载波的分配可以关于dl和ul是非对称的(例如，与ul相比可将更多或更少载波分配给dl)。分量载波可包括主分量载波以及一个或多个副分量载波。主分量载波可被称为主蜂窝小区(pcell)，并且副分量载波可被称为副蜂窝小区(scell)。

无线通信系统可进一步包括在5ghz无执照频谱中经由通信链路154与wi-fi站(sta)152处于通信的wi-fi接入点(ap)150。当在无执照频谱中通信时，sta152/ap150可在通信之前执行畅通信道评估(cca)以确定该信道是否可用。

小型蜂窝小区102'可在有执照和/或无执照频谱中操作。当在无执照频谱中操作时，小型蜂窝小区102'可采用lte并且使用与由wi-fiap150使用的频谱相同的5ghz无执照频谱。在无执照频谱中采用lte的小型蜂窝小区102'可推升接入网的覆盖和/或增加接入网的容量。无执照频谱中的lte可被称为lte无执照(lte-u)、有执照辅助式接入(laa)、或multefire。

epc160可包括移动性管理实体(mme)162、其他mme164、服务网关166、多媒体广播多播服务(mbms)网关168、广播多播服务中心(bm-sc)170、以及分组数据网络(pdn)网关172。mme162可以与归属订户服务器(hss)174处于通信。mme162是处理ue104与epc160之间的信令的控制节点。一般而言，mme162提供承载和连接管理。所有用户网际协议(ip)分组通过服务网关166来传递，服务网关166自身连接到pdn网关172。pdn网关172提供ueip地址分配以及其他功能。pdn网关172和bm-sc170连接到ip服务176。ip服务176可包括因特网、内联网、ip多媒体子系统(ims)、ps流送服务(pss)、和/或其他ip服务。bm-sc170可提供用于mbms用户服务置备和递送的功能。bm-sc170可用作内容提供商mbms传输的进入点、可用来授权和发起公共陆地移动网(plmn)内的mbms承载服务、并且可用来调度mbms传输。mbms网关168可用来向属于广播特定服务的多播广播单频网(mbsfn)区域的基站102分发mbms话务，并且可负责会话管理(开始/停止)并负责收集embms相关的收费信息。

基站也可被称为b节点、演进型b节点(enb)、接入点、基收发机站、无线电基站、无线电收发机、收发机功能、基本服务集(bss)、扩展服务集(ess)、或其他某个合适的术语。基站102为ue104提供去往epc160的接入点。ue104的示例包括蜂窝电话、智能电话、会话发起协议(sip)电话、膝上型设备、个人数字助理(pda)、卫星无线电、全球定位系统、多媒体设备、视频设备、数字音频播放器(例如，mp3播放器)、相机、游戏控制台、平板设备、智能设备、可穿戴设备、或任何其他类似的功能设备。ue104也可被称为站、移动站、订户站、移动单元、订户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动订户站、接入终端、移动终端、无线终端、远程终端、手持机、用户代理、移动客户端、客户端、或某种其他合适的术语。

再次参考图1，在某些方面，ue104可被配置成在rach规程期间提供波束信息反馈(198)。

图2a是解说lte中的dl帧结构的示例的示图200。图2b是解说lte中的dl帧结构内的信道的示例的示图230。图2c是解说lte中的ul帧结构的示例的示图250。图2d是解说lte中的ul帧结构内的信道的示例的示图280。其他无线通信技术可具有不同的帧结构和/或不同的信道。在lte中，帧(10ms)可被划分成10个相等大小的子帧。每个子帧可包括两个连贯的时隙。资源网格可被用于表示这两个时隙，每个时隙包括一个或多个时间并发的资源块(rb)(亦称为物理rb(prb))。该资源网格被划分成多个资源元素(re)。在lte中，对于正常循环前缀，rb包含频域中的12个连贯副载波以及时域中的7个连贯码元(对于dl而言为ofdm码元；对于ul而言为sc-fdma码元)，总共84个re。对于扩展循环前缀而言，rb包含频域中的12个连贯副载波以及时域中的6个连贯码元，总共72个re。由每个re承载的比特数取决于调制方案。

如图2a中解说的，一些re承载用于ue处的信道估计的dl参考(导频)信号(dl-rs)。dl-rs可包括因蜂窝小区而异的参考信号(crs)(有时也称为共用rs)、因ue而异的参考信号(ue-rs)、以及信道状态信息参考信号(csi-rs)。图2a解说了用于天线端口0、1、2、和3的crs(分别指示为r0、r1、r2和r3)、用于天线端口5的ue-rs(指示为r5)、以及用于天线端口15的csi-rs(指示为r)。图2b解说帧的dl子帧内的各种信道的示例。物理控制格式指示符信道(pcfich)在时隙0的码元0内，并且承载指示物理下行链路控制信道(pdcch)占据1个、2个、还是3个码元(图2b解说占据3个码元的pdcch)的控制格式指示符(cfi)。pdcch在一个或多个控制信道元素(cce)内承载下行链路控制信息(dci)，每个cce包括9个re群(reg)，每个reg包括ofdm码元中的4个连贯re。ue可用还承载dci的因ue而异的增强型pdcch(epdcch)来配置。epdcch可具有2个、4个、或8个rb对(图2b示出了2个rb对，每个子集包括1个rb对)。物理混合自动重复请求(arq)(harq)指示符信道(phich)也在时隙0的码元0内，并且携带基于物理上行链路共享信道(pusch)来指示harq确收(ack)/否定ack(nack)反馈的harq指示符(hi)。主同步信道(psch)在帧的子帧0和5内的时隙0的码元6内，并且承载由ue用于确定子帧定时和物理层身份的主同步信号(pss)。副同步信道(ssch)在帧的子帧0和5内的时隙0的码元5内，并且承载由ue用于确定物理层蜂窝小区身份群号的副同步信号(sss)。基于物理层身份和物理层蜂窝小区身份群号，ue可确定物理蜂窝小区标识符(pci)。基于pci，ue可确定上述dl-rs的位置。物理广播信道(pbch)在帧的子帧0的时隙1的码元0、1、2、3内，并且承载主信息块(mib)。mib提供dl系统带宽中的rb数目、phich配置、以及系统帧号(sfn)。物理下行链路共享信道(pdsch)承载用户数据、不通过pbch传送的广播系统信息(诸如系统信息块(sib))、以及寻呼消息。

如图2c中解说的，一些re承载用于enb处的信道估计的解调参考信号(dm-rs)。ue可在帧的最后码元中附加地传送探通参考信号(srs)。srs可具有梳状结构，并且ue可在梳齿(comb)之一上传送srs。srs可由enb用于信道质量估计以在ul上启用取决于频率的调度。图2d解说了帧的ul子帧内的各种信道的示例。物理随机接入信道(prach)可基于prach配置而在帧的一个或多个子帧内。prach可包括子帧内的6个连贯rb对。prach允许ue执行初始系统接入并且达成ul同步。物理上行链路控制信道(pucch)可位于ul系统带宽的边缘。pucch承载上行链路控制信息(uci)，诸如调度请求、信道质量指示符(cqi)、预编码矩阵指示符(pmi)、秩指示符(ri)、以及harqack/nack反馈。pusch承载数据，并且可附加地用于承载缓冲器状态报告(bsr)、功率净空报告(phr)、和/或uci。

图3是接入网中enb310与ue350处于通信的框图。在dl中，来自epc160的ip分组可被提供给控制器/处理器375。控制器/处理器375实现层3和层2功能性。层3包括无线电资源控制(rrc)层，并且层2包括分组数据汇聚协议(pdcp)层、无线电链路控制(rlc)层、以及媒体接入控制(mac)层。控制器/处理器375提供与系统信息(例如，mib、sib)的广播、rrc连接控制(例如，rrc连接寻呼、rrc连接建立、rrc连接修改、以及rrc连接释放)、无线电接入技术(rat)间移动性、以及ue测量报告的测量配置相关联的rrc层功能性；与报头压缩/解压缩、安全性(暗码化、暗码解译、完整性保护、完整性验证)、以及切换支持功能相关联的pdcp层功能性；与上层分组数据单元(pdu)的传递、通过arq的纠错、rlc服务数据单元(sdu)的级联、分段和重组、rlc数据pdu的重新分段、以及rlc数据pdu的重新排序相关联的rlc层功能性；以及与逻辑信道与传输信道之间的映射、将macsdu复用到传输块(tb)上、从tb解复用macsdu、调度信息报告、通过harq的纠错、优先级处置、以及逻辑信道优先级排序相关联的mac层功能性。

发射(tx)处理器316和接收(rx)处理器370实现与各种信号处理功能相关联的层1功能性。包括物理(phy)层的层1可包括传输信道上的检错、传输信道的前向纠错(fec)编码/解码、交织、速率匹配、映射到物理信道上、物理信道的调制/解调、以及mimo天线处理。tx处理器316基于各种调制方案(例如，二进制相移键控(bpsk)、正交相移键控(qpsk)、m相移键控(m-psk)、m正交调幅(m-qam))来处置至信号星座的映射。经编码和经调制的码元可随后被拆分成并行流。每个流可随后被映射到ofdm副载波、在时域和/或频域中与参考信号(例如，导频)复用、并且随后使用快速傅里叶逆变换(ifft)组合到一起以产生承载时域ofdm码元流的物理信道。该ofdm流被空间预编码以产生多个空间流。来自信道估计器374的信道估计可被用来确定编码和调制方案以及用于空间处理。该信道估计可以从由ue350传送的参考信号和/或信道状况反馈推导出来。每个空间流随后可经由分开的发射机318tx被提供给一不同的天线320。每个发射机318tx可用相应空间流来调制rf载波以供传输。

在ue350处，每个接收机354rx通过其各自相应的天线352来接收信号。每个接收机354rx恢复出调制到rf载波上的信息并将该信息提供给接收(rx)处理器356。tx处理器368和rx处理器356实现与各种信号处理功能相关联的层1功能性。rx处理器356可对该信息执行空间处理以恢复出以ue350为目的地的任何空间流。如果有多个空间流以该ue350为目的地，则它们可由rx处理器356组合成单个ofdm码元流。rx处理器356随后使用快速傅立叶变换(fft)将该ofdm码元流从时域变换到频域。该频域信号对该ofdm信号的每个副载波包括单独的ofdm码元流。通过确定最有可能由enb310传送了的信号星座点来恢复和解调每个副载波上的码元、以及参考信号。这些软判决可基于由信道估计器358计算出的信道估计。这些软判决随后被解码和解交织以恢复出原始由enb310在物理信道上传送的数据和控制信号。这些数据和控制信号随后被提供给实现层3和层2功能性的控制器/处理器359。

控制器/处理器359可以与存储程序代码和数据的存储器360相关联。存储器360可被称为计算机可读介质。在ul中，控制器/处理器359提供传输信道与逻辑信道之间的解复用、分组重组、暗码解译、报头解压缩以及控制信号处理以恢复出来自epc160的ip分组。控制器/处理器359还负责使用ack和/或nack协议进行检错以支持harq操作。

类似于结合由enb310进行的dl传输所描述的功能性，控制器/处理器359提供与系统信息(例如，mib、sib)捕获、rrc连接、以及测量报告相关联的rrc层功能性；与报头压缩/解压缩、以及安全性(暗码化、暗码解译、完整性保护、完整性验证)相关联的pdcp层功能性；与上层pdu的传递、通过arq的纠错、rlcsdu的级联、分段和重组、rlc数据pdu的重新分段、以及rlc数据pdu的重新排序相关联的rlc层功能性；以及与逻辑信道与传输信道之间的映射、将macsdu复用到tb上、从tb解复用macsdu、调度信息报告、通过harq的纠错、优先级处置、以及逻辑信道优先级排序相关联的mac层功能性。

由信道估计器358从由enb310所传送的参考信号或者反馈推导出的信道估计可由tx处理器368用来选择恰适的编码和调制方案，以及促成空间处理。由tx处理器368生成的空间流可经由分开的发射机354tx被提供给不同的天线352。每个发射机354tx可用相应空间流来调制rf载波以供传输。

在enb310处以与结合ue350处的接收机功能所描述的方式相类似的方式来处理ul传输。每个接收机318rx通过其各自相应的天线320来接收信号。每个接收机318rx恢复出调制到rf载波上的信息并将该信息提供给rx处理器370。

控制器/处理器375可以与存储程序代码和数据的存储器376相关联。存储器376可被称为计算机可读介质。在ul中，控制器/处理器375提供传输信道与逻辑信道之间的解复用、分组重组、暗码解译、报头解压缩、控制信号处理以恢复出来自ue350的ip分组。来自控制器/处理器375的ip分组可被提供给epc160。控制器/处理器375还负责使用ack和/或nack协议进行检错以支持harq操作。

图4解说了mmw网络的示图400、450。在示图400中，例如，mmw网络包括mmw基站410以及数个ue420、430。基站410可包括用于执行模拟和/或数字波束成形的硬件。如果基站410配备有模拟波束成形，则在任一时间，基站410只可在一个方向上传送或接收信号。如果基站410配备有数字波束成形，则基站410可以在多个方向上并发地传送多个信号或者可以在多个方向上并发地接收多个信号。进一步地，例如，ue420可包括用于执行模拟和/或数字波束成形的硬件。如果ue420配备有模拟波束成形，则在任一时间，ue420只可在一个方向上传送或接收信号。如果ue420配备有数字波束成形，则ue420可以在多个方向上并发地传送多个信号或者可以在多个方向上并发地接收多个信号。

极高频(ehf)是电磁频谱中的rf的一部分。ehf具有30ghz到300ghz的范围以及1毫米到10毫米之间的波长。该频带中的无线电波可被称为毫米波。近mmw可以向下扩展至3ghz的频率以及100毫米的波长(超高频(shf)频带在3ghz和30ghz之间延伸，也称为厘米波)。虽然本公开在此引述mmw，但应理解本公开也适用于近mmw。此外，虽然本公开在此引述mmw基站，但应理解本公开也适用于近mmw基站。

为了在毫米波长频谱中构建有用的通信网络，可以使用波束成形技术来补偿路径损耗。波束成形技术将rf能量聚焦到窄方向，以允许rf波束在该方向上传播得更远。使用波束形成技术，毫米波长频谱中的非视距(nlos)rf通信可以依赖于波束的反射和/或衍射来到达ue。如果方向由于ue移动或环境变化(例如，障碍物，湿度，雨等)而被阻挡，则波束可能无法到达ue。因此，为了确保ue具有连续的无缝覆盖，可以获得尽可能多的不同方向上的多个波束。在一方面，波束成形技术可要求mmw基站和ue在允许收集到大多数rf能量的方向上进行传送和接收。

在mmw网络中，ue可与射程内的mmw基站执行波束扫掠。波束扫掠可以如示图400和/或示图450中所解说的那样执行。参照示图400，在波束扫掠中，mmw基站410可以在多个不同的空间方向上传送m个波束。ue420在n个不同的接收空间方向上监听/扫描来自mmw基站410的波束传输。在监听/扫描波束传输时，ue420可以在n个不同的接收空间方向中的每一个方向上监听/扫描来自mmw基站410的波束扫掠传输达m次(总共m*n次扫描)。在另一配置中，参照示图450，在波束扫掠中，ue420可以在多个不同的空间方向上传送n个波束。mmw基站410在m个不同的接收空间方向上监听/扫描来自ue420的波束传输。在监听/扫描波束传输时，mmw基站410可以在m个不同的接收空间方向中的每一个方向上监听/扫描来自ue420的波束扫掠传输达n次(总共m*n次扫描)。

基于所执行的波束扫掠，ue和/或mmw基站确定与所执行的波束扫掠相关联的信道质量。例如，如果执行示图400中的波束扫掠过程，则ue420可确定与所执行的波束扫掠相关联的信道质量。然而，如果执行示图450中的波束扫掠过程，则mmw基站410可确定与所执行的波束扫掠相关联的信道质量。如果ue420确定与所执行的波束扫掠相关联的信道质量，则在一个方面，ue420可向锚节点415发送信道质量信息(也被称为波束扫掠结果信息)。锚节点415可以是另一mmw基站、enb或另一种类型的基站。ue420可以在锚节点415在射程内的情况下直接向锚节点415发送波束扫掠结果信息，或者可以将波束扫掠结果信息发送到服务mmw基站(例如，mmw基站410)，该基站将波束扫掠结果信息转发至锚节点415。如果mmw基站410确定与所执行的波束扫掠相关联的信道质量，则mmw基站410向锚节点415发送波束扫掠结果信息。在另一方面，ue420可向mmw基站410发送波束扫掠结果信息。在一方面，信道质量可能受各种因素影响。这些因素包括ue420沿着路径或由于旋转导致的移动(例如，用户握持并旋转ue420)、沿着障碍物后面的路径或者特定环境状况(例如，障碍物、雨、湿度)内的移动。ue420、mmw基站410和锚节点415还可交换用于波束成形(例如，模拟或数字波束成形能力、波束成形类型、定时信息等)的其他信息(诸如配置信息)。基于接收到的信息，锚节点415可向mmw基站410和/或ue420提供波束成形配置信息(例如，mmw网络接入配置信息、用于调整波束扫掠周期性的信息、用于预测到另一基站(诸如mmw基站)的切换的关于交叠覆盖的信息)。

在lte网络中，ue可发起rach规程以进行初始网络接入。因为该ue可能未被连接到网络，所以该ue可能尚未被分配可用于向网络通知关于其要连接的意图的资源。替代地，该ue可在共享介质——rach上发送请求。同样未被连接到网络的其他ue也可能希望在rach上发送请求以进行初始网络接入。在多个ue在共享资源上进行传送的情况下，存在不同请求可能冲突的可能性。此类随机接入规程可被称为基于争用的rach规程。在另一场景中，网络可指示ue可使用唯一性标识来防止其请求与来自其他ue的请求冲突。这种场景可被称为无争用的rach规程。

在基于争用的rach规程中，ue可向enb发送rach传输并且监听rach响应(rar)消息。该ue可响应于rar消息而在该rar消息中所标识的上行链路共享信道(ulsch)资源上发送包括共享控制信道(ccch)有效载荷的消息。然而，在lte基于争用的rach规程中，ue不响应于rar消息而发送uci。在一方面，uci可包括括cqi、pmi、ri、ack和nack、以及其他信息。然而，因为mmw通信依赖于精确的波束成形来克服链路衰减，所以rach规程和整个链路的可靠性可在ue响应于rar消息(其可以是针对该ue波束成形的)而传送的消息包括波束信息的情况下得到提高。例如，该波束消息可包括在该ue处从mmw基站接收到的最强下行链路波束的身份和/或强度。

图5是用于mmw通信的经修改rach规程的示图500。如果ue的上行链路传输定时被同步，则其可被调度成用于上行链路传输。对于未经同步的ue，rach可被用于初始网络接入以针对尚未被捕获或已经丢失其上行链路同步的ue实现上行链路定时同步。在另一方面，如果ue没有被分配在其中发送调度请求(sr)的其他上行链路资源，则经上行链路同步的ue可被允许使用rach来发送sr。

参照图5，ue502可参与同基站504(例如，mmw基站)的基于争用的rach规程。该rach规程可包括涉及四条消息——第一消息506、第二消息508、第三消息510和第四消息512的消息交换。在一方面，ue502可选择基于争用的可用物理rach(prach)签名(或rach前置码)。该签名可以是64中不同模式中的一种，并且如果多个ue具有相同的签名，则可能发生冲突。在一方面，64个签名/前置码的子集可被保留以用于无争用的rach规程。ue502可基于传送第三消息510所需的传输资源的大小来选择签名。ue502可基于第三消息510的路径损耗和所需的传输功率来确定传输资源的大小。可由ue502在第一消息506中向基站504传送所选签名(或前置码)。在一方面，第一消息506可包括随机接入无线电网络临时身份(ra-rnti)。该ra-rnti可标识在其中发送前置码的时隙号，并且还可用作ue502的一个标识符。

响应于接收到第一消息506，基站504可向ue502传送第二消息508。第二消息508可以是经由pdsch传送的rar消息。第二消息508可提供检测到的前导码的身份、使ue502能够同步后续上行链路传输的定时对准指令(例如，用来补偿由ue502与基站504之间的距离导致的往返延迟的定时提前)、以及ue502(例如，经由pusch)传送第三消息510的初始上行链路资源准予(例如，pusch或pucch资源准予)。在一方面，第二消息508可包括临时蜂窝小区无线电网络临时标识符(c-rnti)的指派。在另一方面，第二消息508可指示第一消息506中所包括的ra-rnti。在另一方面，第二消息508还可包括退避指示符，基站504可使用该退避指示符来指令ue502在重试随机接入尝试之前退避一时间段。

在一方面，基站504可使用波束成形技术(诸如图4中所论述的那些技术)来向ue502传送第二消息508。当ue502接收到经波束成形的第一消息506时，ue502可发起波束信息报告规程。ue502可确定与第二消息508相关联的波束信息。例如，第二消息508可表示波束信息请求，并且ue502可测量来自基站504的各种下行链路波束的信号强度并标识最强下行链路波束。ue502可确定基站504处与最强下行链路波束相关联的一或多个天线索引。例如，ue502可标识具有最强波束参考信号收到功率(brsrp)的n个波束并报告关于这n个波束的波束信息。ue502还可确定其他波束成形相关信息(或波束状态信息)。在另一方面，第二消息508可指示对波束信息报告的数目的请求(例如，2位，其中‘00’指示对1个报告的请求，‘01’指示对2个报告的请求，‘10’指示对4个报告的请求，‘11’指示不请求报告)。

在决定波束信息之后，ue502可在第三消息510中传送该波束信息作为报告(诸如波束状态信息报告)。第三消息510可以是层2/层3消息、或在pusch上传送的rrc连接请求消息。波束状态信息报告还可在pucch中传送。第三消息510还可包括：标识ue502的ue标识符(例如，随机值或临时移动订户身份(tmsi))、rrc连接请求、跟踪区域更新、和/或调度请求。第三消息可被寻址到第二消息508中所指示的临时c-rnti，或者包括永久性c-rnti(如果ue502先前被连接到基站504的话)。

在接收到第三消息510之后，基站504可基于第三消息510中所包含的波束信息来调节用于波束成形的一或多个传输参数。例如，基站504可选择一或多个天线、确定所选天线上的发射功率、和/或选择用于向ue502的后续传输的mcs。

基站504可向ue502传送第四消息512。第四消息512可以是争用解决消息(例如，如果多个ue使用相同的所选签名来发起rach规程的话)。在一方面，第四消息512可以基于根据收到波束信息调整的参数使用波束成形来传送。第四消息512可被寻址到永久性c-rnti或第三消息510中所指示的临时c-rnti。如果第三消息510包括临时c-rnti，则第四消息512可回应(echo)第三消息510中所指示的ue标识符。如果存在冲突，则只有第四消息512中所标识的ue才可以向基站504传送harq回馈。其他ue可以理解存在冲突，并且可以不向基站504传送任何harq反馈。

图6a是在rach规程期间传送的消息(例如，第三消息510或rrc连接请求消息)的示图600。该消息可包括mac报头、一个或多个mac控制元素(macce)(诸如第一macce604和第二macce606)、以及有效载荷608。在一方面，该消息可对应于图5中的第三消息510，并且波束信息可被包含在该消息的各个部分中。

在第一配置中，波束信息可被携带在第一macce604(或任何其他macce)中。例如，第一macce604可被定义成包括专用于波束信息的一个或多个字段(例如，索引字段、信号强度字段等)。

在第二配置中，波束信息可被添加到有效载荷608(例如，ccch有效载荷)中。在lte中，网络(例如，基站504)可在第四消息512中回波退回有效载荷608。然而，在第四消息512中回波波束信息可能不能在争用解决中提供任何额外的益处。基站504可省略来自第四消息512的波束信息，或者在第四消息512中提供其他控制信息。在这种配置中，该波束信息可被表示成一个或多个位。这些位可与要在有效载荷608中传送的任何现有位(例如，追踪区域更新、tmsi等)级联。经组合的位可通过以下方式来编码：将经组合的位映像到调制码元(例如，bpsk、qpsk、qam调制)上以供在一个或多个资源块内的资源元素(诸如图2a中所示出的那些资源元素)上进行传送。

在第三配置中，波束信息可作为uci携带在消息中，类似于cqi报告、缓冲器状态信息(bsi)报告和基本速率信息(bri)报告。可将uci与有效载荷608进行复用。当前rach规程不允许将uci与ul-sch有效载荷复用在第三消息510中。然而，可为mmw通信调用此类信令以改善波束成形性能。在一方面，可基于第二消息508来向ue502分配如图6b中所示的资源块650(或任何其他数目的资源块)以传送第三消息510。有效载荷位可通过将这些有效载荷位映射到第一调制码元集上来进行编码。对应于波束成形信息的位可在第二调制码元集上单独地编码。为了确定在资源块650中有多少资源元素用于传送波束信息(相对于有效载荷)，ue502可确定β偏移值β偏移，其可与可被用于传送波束信息的资源元素相对于可被用于传送有效载荷的资源元素(或反之亦然)的比率相对应。通过指示用于报告波束信息的资源元素的比率，该β偏移值可表示对波束信息(或者波束状态信息)报告的请求。参见图6b，使用β偏移值，ue502可确定用于传送与有效载荷608相对应的第一调制码元集的第一资源集652、以及用于传送与波束信息相对应的第二调制码元集的第二资源集654，以使得有效载荷608和uci一起复用在资源块650内。图6b显示了用于将uci与有效载荷进行复用的一种配置；具体而言，为uci分配一个或多个ofdm码元，并且为有效载荷分配其他ofdm码元。也可使用其他配置。例如，在ofdm码元内，一些副载波或频调可被分配用于传送uci，同时同一ofdm码元内的其他副载波可被分配用于传送有效载荷。

ue502可以数个不同的方式来确定β偏移值。在一个方面，β偏移值可以是在ue有波束信息要传送时由所有ue使用的默认固定值。在另一方面，β偏移值可以是在pbch中传送的一或多个参数(例如，系统帧号、由基站504使用的发射天线的数目、系统带宽等)的函数。例如，在另一方面，β偏移值可以是在第二消息508内从网络或从基站504接收到的。在这一方面，该β偏移值在第二消息508内可以是可任选的。丢失的β偏移值可指示ue502将使用默认值，或者可指示ue502将不传送任何波束信息。

在另一方面，在无争用的rach规程中，如果基站504(经由在pdcch中传送的消息)命令ue502执行上行链路定时同步，则ue502可能已经被rrc连接到基站504，并且因此可能已经具有β偏移值。在另一方面，在从源基站切换到目标基站期间，从ue502至目标基站(或反之亦然)的切换消息可发信号通知β偏移值。在另一方面，在切换期间，ue504可在切换之前使用现有β偏移值，并且源基站可向目标基站发信号通知该β偏移值。

图7是无线通信方法的流程图700。该方法可由ue(例如，ue502、设备802/802')来执行。

在702，该ue可在rach规程期间从基站接收经波束成形消息。例如，参照图5，该ue可以是ue502，并且基站可以是基站504。ue502可在rach规程期间从基站504接收第二消息508(经波束成形消息)。如先前所提及的，第二消息508还可以是波束状态信息请求，请求ue502以获得波束状态信息。

在704，该ue可基于在该rach规程期间收到的经波束成形消息来确定波束信息。例如，参照图5，ue502可基于从基站504收到的第二消息508来确定波束信息。ue502可测量从基站504收到的各种下行链路波束的信号强度。ue502可标识从基站504收到的具有最强信号强度的波束(例如，标识发射天线索引)。波束信息可包括标识收到的最强波束的索引(例如，该索引可对应于基站504处的天线)和收到的最强波束的信号强度。

在一种配置中，在706，ue502可将所确定的波束信息作为uci与有效载荷进行复用以供在rach规程期间进行传送。ue502可在708通过确定用于将所确定的波束信息与该有效载荷进行复用的偏移值来复用所确定的波束信息。该偏移值可指示uci调制码元与有效载荷调制码元的比率。在710，ue502可基于所确定的偏移值来复用所确定的波束信息。例如，参照图5、6a和6b，ue502可通过在第二消息508中从基站504接收偏移值来确定该偏移值。ue504可基于β偏移值将波束信息与有效载荷数据608进行复用以供在第三消息510中进行传送。

在712，该ue可在rach规程期间向基站传送消息，该消息包括所确定的波束信息。例如，参照图5，ue502可在rach规程期间向基站504传送第三消息510，并且第三消息510可包括所确定的波束信息。在一个示例中，波束信息可与第三消息510的有效载荷608进行复用，如在706、708和710处所描述的。在另一示例中，该波束信息可被包括在第三消息510的第一macce604中。在又另一示例中，该波束信息可使用第三消息510的有效载荷608进行编码。

图8是解说示例性装备800中的不同装置/组件之间的数据流的概念性数据流图802。该装备可以是ue。该设备包括接收组件804、检测组件806、编码组件808和传输组件810。接收组件804可被配置成在rach规程期间从基站850接收经波束成形消息。检测组件806可被配置成基于在rach规程期间收到的经波束成形消息来确定波束信息。传输组件810可被配置成在rach规程期间向基站850传送消息，该消息包括所确定的波束信息。在一个方面，波束消息可包括标识在设备处收到的最强波束的索引或在该设备处收到的该最强波束的信号强度。在另一方面，所确定的波束信息可被包括在消息的mac-ce中。在另一方面，所确定的波束信息可被包括在消息的有效载荷中。在一种配置中，编码组件808可被配置成将所确定的波束信息作为uci与消息的有效载荷进行复用以供在rach规程期间进行传送。编码组件808可被配置成通过确定用于将所确定的波束信息与有效载荷进行复用的偏移值来进行复用，其中该偏移值指示要在消息中传送的uci调制码元与有效载荷调制码元的比率，以及基于所确定的偏移值来复用所确定的波束信息。在一方面，该偏移值可以是默认值、基于物理广播信道参数、或者是从网络接收的。在另一方面，该偏移值可以是在基于ue的prach传输的rach响应消息中从基站850接收的。

该装备可包括执行图7的前述流程图中的算法的每个框的附加组件。如此，图7的前述流程图中的每个框可由一组件执行且该装备可包括这些组件中的一个或多个组件。这些组件可以是专门配置成实施所述过程/算法的一个或多个硬件组件、由配置成执行所述过程/算法的处理器实现、存储在计算机可读介质中以供由处理器实现、或其某个组合。

图9是解说采用处理系统900的装备802'的硬件实现的示例的示图914。处理系统914可用由总线924一般化地表示的总线架构来实现。取决于处理系统914的具体应用和总体设计约束，总线924可包括任何数目的互连总线和桥接器。总线924将各种电路链接在一起，包括一个或多个处理器和/或硬件组件(由处理器904，组件804、806、808以及计算机可读介质/存储器906表示)。总线924还可链接各种其他电路，诸如定时源、外围设备、稳压器和功率管理电路，这些电路在本领域中是众所周知的，且因此将不再进一步描述。

处理系统914可耦合到收发机910。收发机910耦合到一个或多个天线920。收发机910提供用于通过传输介质与各种其他装置通信的手段。收发机910从一个或多个天线920接收信号，从接收到的信号中提取信息，并向处理系统914(具体而言是接收组件804)提供所提取的信息。另外，收发机910从处理系统914(具体而言是传输组件810)接收信息，并基于接收到的信息来生成将应用于一个或多个天线920的信号。处理系统914包括耦合到计算机可读介质/存储器904的处理器906。处理器904负责一般性处理，包括执行存储在计算机可读介质/存储器906上的软件。该软件在由处理器904执行时使处理系统914执行上文针对任何特定设备描述的各种功能。计算机可读介质/存储器906还可被用于存储由处理器904在执行软件时操纵的数据。处理系统914进一步包括组件804、806、808中的至少一个组件。这些组件可以是在处理器904中运行的软件组件、驻留/存储在计算机可读介质/存储器906中的软件组件、耦合到处理器904的一个或多个硬件组件、或其某种组合。处理系统914可以是ue350的组件且可包括存储器360和/或包括tx处理器368、rx处理器356、和控制器/处理器359中的至少一者。

在一种配置中，用于无线通信的设备802/802'包括用于在rach规程期间从基站接收经波束成形消息的装置。该装置可包括用于基于在rach规程期间收到的经波束成形消息来确定波束信息的装置。该设备可包括用于在rach规程期间向基站传送消息的装置，该消息包括所确定的波束信息。在一个方面，波束消息可包括标识在设备处收到的最强波束的索引或在该设备处收到的该最强波束的信号强度。在另一方面，所确定的波束信息被包括在消息的mac-ce中。在另一方面，所确定的波束信息可被包括在消息的有效载荷中。在一种配置中，该设备可包括用于将所确定的波束信息作为uci与消息的有效载荷进行复用以供在rach规程期间进行传送的装置。在一方面，用于进行复用的装置可被配置成确定用于将所确定的波束信息与有效载荷进行复用的偏移值，其中该偏移值指示要在消息中传送的uci调制码元与有效载荷调制码元的比率，以及基于所确定的偏移值来复用所确定的波束信息。在一方面，该偏移值可以是默认值、基于物理广播信道参数、或者是从网络接收的。在另一方面，该偏移值可在基于ue的prach传输的rach响应消息中从基站接收。前述装置可以是装备802的前述组件和/或装备802'的处理系统914中被配置成执行由前述装置叙述的功能的一个或多个组件。如上文所述，处理系统914可以包括tx处理器368、rx处理器356、以及控制器/处理器359。如此，在一配置中，前述装置可以是被配置成执行由前述装置所叙述的功能的tx处理器368、rx处理器356、以及控制器/处理器359。

本文中所描述的教导、方法、技术和原理并不限于mmw网络和通信，也可适用于利用波束成形的其他通信网络。

应理解，所公开的过程/流程图中的各个框的具体次序或层次是示例性办法的解说。应理解，基于设计偏好，可以重新编排这些过程/流程图中的各个框的具体次序或层次。此外，一些框可被组合或被略去。所附方法权利要求以范例次序呈现各种框的要素，且并不意味着被限定于所呈现的具体次序或层次。

提供之前的描述是为了使本领域任何技术人员均能够实践本文中所描述的各种方面。对这些方面的各种修改将容易为本领域技术人员所明白，并且在本文中所定义的普适原理可被应用于其他方面。因此，权利要求并非旨在被限定于本文中所示的方面，而是应被授予与语言上的权利要求相一致的全部范围，其中对要素的单数形式的引述除非特别声明，否则并非旨在表示“有且仅有一个”，而是“一个或多个”。措辞“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例、或解说”。本文中描述为“示例性”的任何方面不必被解释为优于或胜过其他方面。除非特别另外声明，否则术语“一些”指的是一个或多个。诸如“a、b或c中的至少一者”、“a、b或c中的一者或多者”、“a、b和c中的至少一者”、“a、b和c中的一者或多者”以及“a、b、c或其任何组合”之类的组合包括a、b和/或c的任何组合，并且可包括多个a、多个b或者多个c。具体地，诸如“a、b或c中的至少一者”、“a、b或c中的一者或多者”、“a、b和c中的至少一者”、“a、b和c中的一者或多者”、以及“a、b、c或其任何组合”之类的组合可以是仅a、仅b、仅c、a和b、a和c、b和c、或者a和b和c，其中任何此类组合可包含a、b或c中的一个或多个成员。本公开通篇描述的各个方面的要素为本领域普通技术人员当前或今后所知的所有结构上和功能上的等效方案通过引述被明确纳入于此，且旨在被权利要求所涵盖。此外，本文中所公开的任何内容都并非旨在贡献给公众，无论这样的公开是否在权利要求书中被显式地叙述。措辞“模块”、“机制”、“元素”、“设备”等等可以不是措辞“装置”的代替。如此，没有任何权利要求元素应被解释为装置加功能，除非该元素是使用短语“用于……的装置”来明确叙述的。