基于波束形成的随机接入的制作方法

本申请要求2016年11月4日递交的，发明名称为“methodsandapparatustosupportenhancedrandomaccessprocedureinnrsystemwithbeamforming”的国际申请案no.pct/cn2016/104621的优先权，且将上述申请作为参考。

本发明有关于能够进行经波束形成的(beamformed)传送/接收的无线通信系统中的波束管理技术，特别有关于在高频带(例如，6ghz以上)中操作的5g新无线电(newradio，nr)系统中的基于多波束(multi-beam)的随机接入进程(randomaccessprocess)。

背景技术：

这里描述的背景技术用于在总体上介绍本发明的背景。当前所署名的发明人在本部分中所描述的程度上的工作，以及本部分中在申请时可能还不构成现有技术的各方面，既非明示地也非暗示地被承认为是本发明的现有技术。

波束形成(beamforming)方案可以用来将传送的和/或接收的信号聚焦在期望的方向上，以补偿路径损耗(pathloss)带来的不利。毫米波频带有助于以紧凑的形式使用大量的天线单元来合成高度定向的波束。

技术实现要素：

本发明的一些方面提供方法，包括在采用波束形成技术的无线通信系统中，根据历史操作(historicaloperation)和信道互易性(reciprocity)的可用性，由本地实体(localentity)为本地实体和远程实体(remoteentity)之间在随机接入进程期间的通信确定传送(tx)波束格式(format)或接收(rx)波束格式，上述历史操作和上述信道互易性的可用性包括下列一种或多种：本地实体的tx/rx信道互易性的可用性，远程实体的tx/rx信道互易性的可用性，rx波束测量进程(beammeasurementprocess)是否在本地实体处执行，是否向远程实体报告在rx波束测量进程中知晓的远程最佳tx波束，tx波束测量进程是否在本地实体处执行，以及是否从远程实体接收到在tx波束测量进程中知晓的本地最佳tx波束。

该方法还可以进一步包括，根据所确定的tx波束格式或rx波束格式，在本地实体处分别传送或接收随机接入消息(randomaccessmessage，ram)，上述随机接入消息在本地实体和远程实体之间交换。

在一个示例中，上述tx波束格式可以是下列tx波束格式中的一种：使用本地最佳tx波束进行一次ram传送，使用本地最佳tx波束进行多次ram传送，进行一轮tx波束扫描(beamsweeping)以及进行完整的tx/rx波束扫描以用于ram传送。在一个示例中，上述rx波束格式可以是下列rx波束格式中的一种：使用本地最佳rx波束进行一次ram接收，使用本地最佳rx波束进行多次ram接收，进行一轮rx波束扫描以及进行完整的tx/rx波束扫描以用于ram接收。

在一个实施例中，确定tx波束格式包括确定本地实体对本地最佳tx波束是否知晓，确定远程实体对远程最佳rx波束是否知晓，以及基于本地实体对本地最佳tx波束是否知晓和远程实体对远程最佳rx波束是否知晓来确定tx波束格式。

在一个示例中，确定本地实体对本地最佳tx波束是否知晓包括当从远程实体接收到本地最佳tx波束，或者当本地tx/rx信道互易性可用并且已执行rx波束测量进程时，确定本地实体知晓本地最佳tx波束；以及当未从远程实体接收到本地最佳tx波束，以及当本地tx/rx信道互易性不可用或者未执行rx波束测量进程时，确定本地实体不知晓本地最佳tx波束。

在一个示例中，确定远程实体对远程最佳rx波束是否知晓包括当已执行本地tx波束测量进程时，或者当远程tx/rx信道互易性可用并且远程最佳tx波束被报告给远程实体时，确定远程实体知晓远程最佳rx波束；以及当未执行本地tx波束测量进程时，以及当远程tx/rx信道互易性不可用或远程最佳tx波束未被报告给远程实体时，确定远程实体不知晓远程最佳rx波束。

在一个实施例中，确定rx波束格式包括确定本地实体对本地最佳rx波束是否知晓，确定远程实体对远程最佳tx波束是否知晓，以及基于本地实体对本地最佳rx波束是否知晓以及远程实体对远程最佳tx波束是否知晓来确定rx波束格式。

在一个示例中，确定本地实体对本地最佳rx波束是否知晓包括当已执行本地rx波束测量进程时，或者当本地tx/rx信道互易性可用并且从远程实体接收到本地最佳tx波束时，确定本地实体知晓本地最佳rx波束；以及当未执行本地rx波束测量进程时，以及当本地tx/rx信道互易性不可用或未从远程实体接收到本地最佳tx波束时，确定本地实体不知晓本地最佳rx波束。

在一个示例中，确定远程实体对远程最佳tx波束是否知晓包括当远程最佳tx波束被报告给远程实体，或者远程tx/rx信道互易性可用并且已执行本地tx波束测量进程时，确定远程实体知晓远程最佳tx波束；以及当远程最佳tx波束未被报告给远程实体，以及当远程tx/rx信道互易性不可用或者未执行本地tx波束测量进程时，确定远程实体不知晓远程最佳tx波束。

本发明的一些方面提供一种设备，该设备包含电路，用于在采用波束形成技术的无线通信系统中，根据历史操作和信道互易性的可用性，为该设备与远程实体之间在随机接入进程期间的通信确定tx波束格式或rx波束格式，并且根据所确定的tx波束格式或rx波束格式，分别传送或接收ram，上述ram在该设备与远程实体之间交换。

本发明的一些方面还提供一种非暂存性计算机可读介质(non-transitorycomputer-readablemedium)，用于存储计算机指令，上述计算机指令可以在由处理器执行时，使得处理器执行上述在随机接入进程中确定tx或rx波束格式的方法。

附图说明

将参照下列附图对本发明的各种实施例进行详细描述，图中相似的数字标号表示相似的元件。其中：

图1示出了根据本发明实施例的基于波束的无线通信系统。

图2示出了根据本发明实施例的基站tx和rx波束资源配置的示例。

图3示出了根据本发明实施例的初始接入进程。

图4a-4b分别示出了根据本发明实施例的tx波束格式确定进程和rx波束格式确定进程的示例。

图5a示出了根据本发明实施例的用于确定本地实体对本地最佳tx波束是否知晓的第一进程和用于确定远程实体对远程rx波束是否知晓的第二进程。

图5b示出了根据本发明实施例的用于确定本地实体对本地最佳rx波束是否知晓的第一进程和用于确定远程实体对远程tx波束是否知晓的第二进程。

图6示出了根据本发明实施例的示范性随机接入进程。

图7示出了根据本发明实施例的示范性随机接入进程。

图8示出了根据本发明实施例的示范性随机接入进程。

图9示出了根据本发明实施例的示范性随机接入进程。

图10示出了根据本发明实施例的示范性随机接入进程。

图11示出了根据本发明实施例的示范性随机接入进程。

图12示出了根据本发明实施例的示范性设备。

具体实施方式

图1示出了根据本发明实施例的基于波束的无线通信系统100。系统100可以包括基站(basestation，bs)110和用户设备(userequipment，ue)120。系统100可以采用由第三代合作伙伴计划(3rdgenerationpartnershipproject，3gpp)开发的5g技术。例如，可以在系统100中采用毫米波频带和波束形成技术。因此，bs110和ue120可以执行经波束形成的传送或接收。在经波束形成的传送中，无线信号的能量可以集中在特定方向上来覆盖目标服务区域。因此，与全向天线(omnidirectionalantenna)tx相比可以得到更高的天线tx增益(gain)。类似地，在经波束形成的接收中，从特定方向接收到的无线信号的能量可以组合(combine)，以获得比全向天线接收更高的天线rx增益。增加的tx或rx增益可以补偿毫米波信号传送中的路径损耗或穿透损耗(penetrationloss)。

bs110可以是实现为gnb节点的基站，其中gnb由3gpp开发的nr空中接口标准(airinterfacestandard)规定。bs110可控制一个或多个天线阵列以形成定向的tx或rx波束用于传送或接收无线信号，其中天线阵列也被称为传送接收点(transmissionreceptionpoint，trp)。在图1的示例中，bs110可以使用一个或多个trp来形成tx或rx波束111-116，以覆盖一个小区(cell)。波束111-116中的每一个都可以同时或者按照不同的时间间隔朝着不同的方向产生。在一个示例中，bs110可执行波束扫描117来传送控制信道(controlchannel)和/或数据信道(datachannel)的信号。在波束扫描117期间，可以以时分复用(timedivisionmultiplex，tdm)的方式朝着不同的方向依次形成tx波束111-116以覆盖小区。在传送一个tx波束111-116的每个时间间隔中，可以将一组控制信道数据和/或数据信道数据传送出去。波束扫描117可以按照一定的周期重复执行。

ue120可以是手机、笔记本电脑和车载移动通信装置等。类似地，ue120可以采用一个或多个天线阵列来产生定向的tx或rx波束，用于传送或接收无线信号。在图1的示例中，可以依次产生4个tx或rx波束121-124以覆盖目标区域。

在一个示例中，bs110和ue120可以执行下行链路(downlink，dl)波束测量进程，目的是为dl传送选择bstx波束和uerx波束。例如，bs110和ue120之间存在多个波束对。每个波束对可以包括bstx波束111-116中的一个波束和uerx波束121-124中的一个波束。然而，对于特定的bs和ue的环境来说，不同的波束对可能有不同的质量。例如，基于波束测量进程，可以选择具有最高质量的波束对，或者可以考虑其他因素而选择具有高于阈值质量的波束对。

特别地，在波束测量进程期间，bs110重复执行波束扫描的次数可等于uerx波束的数目。在每次波束扫描期间，可以依次传送bstx波束111-116以覆盖小区。对于bs110的每次波束扫描来说，ue120可以使用4个rx波束121-124中的一个波束来接收对应于每个bstx波束111-116的多次传送。每个bstx波束111-116在传送的时候都可以携带测量参考信号(measurementreferencesignal，mrs)，例如同步信号块(synchronizationsignalblock，ssb)或者信道状态信息rs(channelstateinformationrs，csi-rs)。对本地实体来说，每个由远程实体传送的参考信号都被认为是tx波束。通过这种方式，tx波束111-116和rx波束121-124之间的所有波束对组合都可以被建立起来并进行研究。例如，对于每个波束对来说，ue120可以采用mrs来计算一个或多个质量测量(qualitymeasurement)，比如各个波束对的信号噪声比(signal-to-noiseratio，snr)相关度量、信号与干扰加噪声比(signaltointerferenceplusnoiseratio，sinr)相关度量、参考信号接收功率(referencesignalreceivedpower，rsrp)或者参考信号接收质量(referencesignalreceivedquantity，rsrq)。基于上述质量测量，可以确定用于bs110和ue120之间的dl通信的最佳波束对(或具有高于阈值质量的优选波束对)。因此，可以相应地确定最佳bstx波束和最佳uerx波束，并为ue120所知晓。最佳bstx波束或最佳uerx波束可以对应于具有最高质量的最佳波束对或具有高于阈值质量的优选波束对。

当最佳bstx波束和uerx波束在ue120处确定以后，ue120可以将测量结果报告给bs110。例如，ue120可以将确定的最佳bstx波束通知bs110。在一个示例中，mrs可以和bstx波束索引(beamindex)相关联。因此，ue120可以相应地识别出每个bstx波束。在另一个示例中，ue120可以基于每个bstx波束111-116的传送时序(timing)识别出每个bstx波束。在一些示例中，可以由ue120向bs110提供测量报告，该测量报告可以包括计算出的质量测量。在另一个示例中，每个bstx波束与一个或一组物理随机接入信道(physicalrandomaccesschannel，prach)资源相关联，并通过系统信息(systeminformation，si)将其通知ue。bs根据接收到的prach导出最佳bstx波束信息。随后，bs110做出选择最佳bstx波束的决定，并在稍后将该选择通知ue120。

对于上行链路(uplink，ul)传送来说，可以执行类似的波束测量进程和报告进程以确定最佳uetx波束和最佳bsrx波束。例如，ue120可以使用uetx波束执行波束扫描，扫描的次数可等于bsrx波束的数目。在ue120的每次波束扫描期间，bs110可以使用一个bsrx波束来接收ul传送。由每个uetx波束携带的参考信号，例如探测参考信号(soundingreferencesignal，srs)或者prach，可以用于计算波束对质量测量。基于上述质量测量，bs110处可选择最佳uetx波束和最佳bsrx波束。最佳uetx波束和最佳bsrx波束可以对应于具有最高质量的或具有高于阈值质量的ul波束对。然后，bs110可以将最佳uetx波束报告给ue120。通过依次执行上述的dl和ul波束测量和报告进程，bs110和ue120处都可知晓最佳uetx/rx波束和最佳bstx/rx波束。

在一些示例中，bs110和/或ue110处的tx和rx信道互易性(tx/rx互易性)可用，则上述的dl和ul波束测量进程可以相应简化。当bs110处的tx和rx信道互易性可用时，如果bs110已经知晓最佳bsrx(或tx)波束，则可以确定最佳bstx(或rx)波束。例如，用于生成最佳bsrx波束的同一组波束形成权重(weight)可以用于生成最佳bstx波束。类似地，当ue120处的tx和rx信道互易性可用时，如果ue120已经知晓最佳uerx(或tx)波束，则可以确定最佳uetx(或rx)波束。

举个例子，假设bs110处具有tx/rx互易性，上述依次执行的dl和ul波束测量进程可以得到简化，并按照下面的方式进行。在ue120将最佳bstx波束报告bs110以后，由于ue110处的tx/rx互易性，bs110即可知晓最佳bsrx波束。另外，ue120可以知晓bs110处的tx/rx互易性可用，所以可以认为在将最佳bstx波束报告bs110以后，bs110可以知晓最佳bsrx波束。因此，在ul波束测量进程期间，ue120可以执行一轮而不是六轮波束扫描。在一轮波束扫描期间，bs110可以利用最佳bsrx波束来接收对应uetx波束121-124的传送。随后，可以计算每个uetx波束121-124的质量测量。通过这种方式，ul波束测量进程可以得到简化。类似地，dl波束测量进程也可以得到简化。

图2示出了根据本发明实施例的bstx和rx波束资源配置的示例。如图所示，在示例配置中，可以将一组下行链路波束块(downlinkbeamblock，dlbb)210分配并关联给一组bstx波束，例如图1中的bstx波束111-116。dlbb包含dl参考信号，例如主同步信号(primarysynchronizationsignal，pss)/辅同步信号(secondarysynchronizationsignal，sss)/drmr或csi-rs。如果dlbb包含pss/sss/解调参考信号(demodulation-referencesignal，dm-rs)，则dlbb被认为是ssb。该组dlbb210可以包含六个物理时-频资源块(physicaltime-frequencyresourceblock)dlbb1-dlbb6，每个物理时-频资源块对应于bstx波束111-116中的一个波束。bs110可利用bstx波束111-116周期性地执行波束扫描以覆盖小区。在每次波束扫描期间，可以由各个bstx波束将dlbb210的每一个传送出去。类似地，可以将一组上行链路波束块(uplinkbeamblock，ulbb)220分配并关联给一组bsrx波束，例如图1中的bsrx波束111-116。在每个ulbb中，prach、srs、物理上行链路控制信道(physicaluplinkcontrolchannel，pucch)或物理上行链路共享信道(physicaluplinksharedchannel，pusch)可以由ue传送出去。bs110可利用bsrx波束111-116周期性地执行波束扫描以覆盖小区。在每次波束扫描期间，可以由各个bsrx波束对ulbb220的每一个进行接收。

在另一些示例中，bstx或rx波束资源配置可以不同。例如，dlbb1-6(或ulbb1-6)在时域上可以不互相连接。或者dlbb210的成员和ulbb220的成员可以互相交织。公开号为2016/0087704的美国专利提供了其他的bstx和rx波束资源配置的示例和描述，其全部内容通过引用合并于此。

图3示出了根据本发明实施例的随机接入进程300。随机接入进程300可以在基于波束的无线通信系统中的ue301和bs302之间执行。随机接入进程300可以包括步骤s311-s316。在上述步骤中，s312-s315形成随机接入进程305。特别地，在随机接入进程305的每一步之前，ue301或bs302可以执行tx或rx波束格式确定进程320，用来确定如何执行波束形成的传送或接收。

ue301和bs302能够进行波束形成以及经波束形成的传送或接收。例如，与bs110类似，bs302可以利用一组tx或rx波束周期性地执行波束扫描以覆盖小区。每个tx或rx波束可以分别与bsdlbb或bsulbb关联，如图2所示。针对ue301，当bs302知晓最佳bstx波束时，bs302可以使用该最佳bstx波束将数据传送至ue301，而当bs302知晓最佳bsrx波束时，bs302可以使用该最佳rx波束接收来自ue301的信号。

ue301可以在已经知晓最佳uetx波束时，使用最佳uetx波束传送一个或多个ueulbb，也可以在已经知晓最佳uerx波束时，使用最佳uerx波束接收一个或多个bsdlbb。当ue301不知晓最佳uetx波束时，可执行至少一轮tx波束扫描以在多个方向上传送ulbb，以期bs302可以接收到上述传送中具有最佳波束形成增益的ulbb。类似地，当ue301不知晓最佳uerx波束时，可执行至少一轮rx波束扫描来在多个方向上接收dlbb。

在s311，ue301接收bs302广播的同步信号(例如pss和sss)以及si。例如，ue301通电(poweredon)，并且开始执行初始接入进程300以和bs302建立连接。例如，ssb可以包括pss和/或sss以及物理广播信道(physicalbroadcastchannel，pbch)符号(symbol)。可以在bstx波束扫描期间传送一组ssb，其中每个bstx波束携带一个ssb。上述波束扫描的ssb传送可以根据预先配置的周期重复进行。此时ue301尚不知晓其最佳rx波束，因此可以执行一轮或多轮rx波束扫描来侦听bsdlbb，以捕捉ssb的传送。

随后，ue301可以获得si，包括主信息块(masterinformationblock，mib)(主信息)或剩余系统信息(remainingsysteminformation，rmsi)，所述si可以包括bstx和rx的波束配置，用于指示tx或rx波束的身份(identity，id)和/或时序。在一个示例中，ue301可以基于上述信息执行tx波束测量进程。因此，可以确定包括最佳bstx波束(具有波束id)和最佳uerx波束的最佳dl波束对。另外，si可以包括随机接入配置，用于后续的随机接入进程305，例如与每个bstx波束相关的prach资源配置(如ssb)。si可以选择性地包括信道互易性信息，用于指示bs302的bstx/rx信道互易性可用。

在s311之后，ue301可以开始执行随机接入进程305，包括s312-s315。在s312，一组被称为第一随机接入消息(firstrandomaccessmessage，msg1)的随机接入前导码(preamble)可以从ue301传送至bs302。因为包括最佳uetx波束和最佳bsrx波束的最佳ul波束对在现阶段仍然是未知的，所以可以执行完整的tx/rx波束扫描。上述完整的tx/rx波束扫描可以指在两个实体(ue和bs)之间的tx波束和rx波束的每个组合上执行数据传送的进程。在s312中完整的tx/rx波束扫描期间，每个波束对都可以被用于一次随机接入前导码的传送。在一个示例中，前导码序列可被配置为特定于bstx波束。因此，ue301可以选择对应于s311中波束测量进程期间确定的最佳bstx波束的前导码序列用于前导码传送。通过这种方式，可以将最佳bstx波束的信息传达给bs302。

另外，可以在s312确定包括最佳uetx波束和最佳bsrx波束在内的最佳ul波束对。例如，前导码序列还可以被配置为特定于uetx波束。因此，基于在bs302处检测到的前导码序列中具有最高接收功率或者接收功率高于阈值的前导码序列，即可识别出最佳uetx波束。同时，基于携带有检测到的具有最高接收功率或者接收功率高于阈值的前导码序列的ulbb，可以确定对应于该ulbb的最佳bsrx波束。

在s313，被称为第二随机接入消息(secondrandomaccessmessage，msg2)的随机接入响应(randomaccessresponse，rar)可以从bs302传送至ue301。msg2可以指示时间提前量(timeadvance)，以用于ue301与bs302的ul时序进行同步。另外，msg2可以包括ul资源许可(resourcegrant)，用于后续s314中的消息传送。当bs302知晓最佳bsrx波束时，ul资源许可可以在对应于最佳rx波束的ulbb内。进而，由于bs302根据s312知晓了最佳bstx波束，以及ue301根据s311知晓了最佳uerx波束，可以执行一次msg2传送，例如在对应于最佳tx波束的dlbb上传送。

在s314，ue301可以调整ul时序，从而与bs302同步。第三随机接入消息(thirdrandomaccessmessage，msg3)可以从ue301传送至bs302。msg3可以携带ue301id。此时，ue301尚不知晓最佳uetx波束(尽管bs302在s312已知晓最佳uetx波束)，而bs302根据s312知晓了最佳bsrx波束。因此，ue301可以执行波束扫描来传送msg3。特别地，由于bs302在s312知晓了最佳bsrx波束，bs302可以将用于传送msg3的ul资源许可按照一定方式进行配置，该方式可以是将许可的资源包括在对应于最佳uerx波束的ulbb中。因而，当使用每个uetx波束进行传送时，msg3可以在对应于最佳bsrx波束的ulbb上传送。

在s315，被称为第四随机接入消息(fourthrandomaccessmessage，msg4)的冲突解决消息(contentionresolutionmessage)可以在dl方向上传送。msg4可以携带ue301id，用于指示ue301已经成功地进行了初始接入进程300。类似于s312，msg4的传送可以执行一次。另外，bs302可以将最佳uetx波束的信息传达给ue301。

在s316，在成功地进行随机接入进程305以后，用户数据可以从ue301传送至bs302。特别地，最佳uetx和rx波束以及最佳bstx和rx波束都已分别为ue301和bs302所知晓。后续通信可以通过最佳ul或dl波束对实施。

在另一些示例中，ue301和bs302的配置、收发机电路的特征或其他的因素可以不同，并且各自的初始接入进程或随机接入进程也可以按照不同的方式执行。例如，ue301和bs302处可以具有tx/rx信道互易性。例如，当ue301处tx/rx信道互易性可用时，ue301可以在s311波束测量进程执行以后知晓最佳uetx波束。因此，在s312可以避免完整的tx/rx波束扫描，而且ue301也可以利用最佳uetx波束在对应于不同bsrx波束的多个ulbb上执行多次传送。

在另一个示例中，bs302可以在图3所示的s312知晓最佳uetx波束，并且在s315报告最佳uetx波束。而在一个示例中，由于不同的配置，bs302可以在比s315更早的s313报告最佳uetx波束。因此，ue301可以在s314使用最佳uetx波束执行一次传送，而不是执行tx波束扫描。另外，图3示例中的随机接入进程305是基于冲突的进程。在其他示例中，随机接入进程305可以是无冲突的进程，所以用于交换msg3和msg4的步骤314和315可以从随机接入进程305中省略。

可以在随机接入305的每一步期间执行tx/rx波束格式确定进程320来确定用于交换ram的tx或rx波束格式。例如，通过执行tx/rx波束格式确定进程320，可以由ue301确定用于在s312或s314中进行消息传送的tx波束格式，并可以由ue301确定用于在s313或s315中进行消息接收的rx波束格式。类似地，通过执行tx/rx波束格式确定进程320，可以由bs302确定用于在s312和s314中进行消息接收的rx波束格式，并可以由bs302确定用于在s313和s315中进行消息传送的tx波束格式。

图4a和图4b分别示出了根据本发明实施例的tx波束格式确定进程400a和rx波束格式确定进程400b的示例。由于同样的波束格式确定进程400a或400b即可在ue301执行，也可在bs302执行，因此为了简化对进程400a和400b的描述，在图4a-4b中使用本地实体401和远程实体402来代表ue301或bs302。根据在一次ram交换期间ue301和bs302所扮演的角色，本地实体401或远程实体402可以指ue301或bs302。

在图4a中，可以执行tx波束格式确定进程400a来确定本地实体401的tx波束格式403，以向远程实体402传送ram。如图中所示，进程400a可以包括两个步骤s410和s411。

在s410，可以确定本地实体对本地最佳tx波束是否知晓421，以及远程实体对远程最佳rx波束是否知晓422。s410可以基于本地历史操作、本地和远程tx/rx信道互易性的可用性406来确定。特别地，上述历史操作和信道互易性的可用性406可以包括下列至少一项：

本地实体处本地tx/rx信道互易性的可用性，

远程实体处远程tx/rx信道互易性的可用性，

是否执行本地rx波束测量进程，

是否向远程实体402报告在rx波束测量进程中知晓的远程最佳tx波束，

是否执行本地tx波束测量进程，以及

是否从远程实体402接收到在tx波束测量进程中知晓的本地最佳tx波束。

当ue301是本地实体401，bs302是远程实体402时，本地rx波束测量进程可以指dl波束测量进程；当bs302是本地实体401，ue301是远程实体402时，本地rx波束测量进程可以指ul波束测量进程。类似地，当ue301是本地实体401，bs302是远程实体402时，本地tx波束测量进程可以指ul波束测量进程；当bs302是本地实体401，ue301是远程实体402时，本地tx波束测量进程可以指dl波束测量进程。

在s411，基于本地实体401对本地最佳tx波束是否知晓421和远程实体对远程最佳rx波束是否知晓422，可以确定tx波束格式403，其可以是表430所示的四种tx波束格式431-434之一。特别地，如表430所示，对应于本地实体401是否知晓本地最佳tx波束和远程实体402是否知晓远程最佳rx波束的不同组合，可以选择四种tx波束格式中的一种。

例如，当本地实体401知晓本地最佳tx波束时，本地实体401可以使用本地最佳tx波束来传送一次或多次ram。当远程实体402知晓远程最佳rx波束时，本地实体401可以认为远程实体402将使用远程最佳rx波束来接收各ram。因而，本地实体401可以选择tx波束格式431，该波束格式指示本地实体401可以使用本地最佳tx波束执行一次ram传送。相反，当远程实体402不知晓远程最佳rx波束时，本地实体401可以认为远程实体402将会执行波束扫描，并使用每个可用的rx波束来接收来自本地实体401的ram。因而，本地实体401可以选择tx波束格式432，该波束格式指示本地实体401可以使用本地最佳tx波束来执行多次ram传送，而传送的次数可以等于远程实体402的远程rx波束的数目。

当本地实体401不知晓本地最佳tx波束时，本地实体401可以执行一轮或多轮波束扫描，以使用每个可用的本地tx波束来多次传送ram。当远程实体402知晓远程最佳rx波束时，本地实体401可以认为远程实体402将使用远程最佳rx波束来接收各个ram。因此，本地实体401可以选择tx波束格式433，该波束格式指示本地实体401可以执行一轮tx波束扫描，每个tx波束传送一次ram。相反，当远程实体402不知晓远程最佳rx波束时，本地实体401可以认为远程实体402将执行一轮或多轮波束扫描并使用每个可用的rx波束来对来自本地实体401的ram执行一次接收。因此，本地实体401可以选择tx波束格式434，该波束格式指示本地实体401可以执行完整的tx/rx波束扫描来传送ram。

根据本地实体和远程实体的波束配置，完整的tx/rx波束扫描434可以采用以下两种可能方式中的一种。在第一种方式中，本地实体401可以执行一轮波束扫描，但是可以使用每个本地tx波束来执行多次ram传送。相应地，远程实体402可以执行多轮rx波束扫描，每轮rx波束扫描对应一个本地tx波束的多次传送。以图2中的波束配置为例，ue110扮演本地实体401的角色，bs120扮演远程实体402的角色。第一种方式的完整tx/rx波束扫描可以按照tx波束格式434指示的波束操作进行。

在第二种方式的完整tx/rx波束扫描434中，本地实体401可以执行多轮本地tx波束扫描，而且在每轮波束扫描期间，利用每个可用的tx波束执行一次ram传送。相应地，远程实体402可以执行一轮rx波束扫描，并且每个rx波束时机(occasion)对应一轮本地tx波束扫描。在图2的示例中，bs120扮演本地实体401的角色，ue110扮演远程实体402的角色。第二种方式的完整tx/rx波束扫描可以按照tx波束格式434指示的波束操作进行。

在图4b中，可以执行rx波束格式确定进程400b来为本地实体401确定rx波束格式404，以接收来自远程实体402的ram。如图所示，进程400b可以包括两个步骤s440和s441。

在s440，可以确定本地实体对本地最佳rx波束是否知晓451，也可以确定远程实体对远程最佳tx波束是否知晓452。s440可以基于本地历史操作、本地和远程tx/rx信道互易性的可用性406来确定。

在s441，基于本地实体401对本地最佳rx波束是否知晓451和远程实体对远程最佳tx波束是否知晓452，可以确定rx波束格式404，其可以是表460所示的四种rx波束格式461-464之一。特别地，如表460所示，对应于本地实体401是否知晓本地最佳rx波束和远程实体402是否知晓远程最佳tx波束的不同组合，可以选择四种tx波束格式461-464中的一种。

例如，当本地实体401知晓本地最佳rx波束时，本地实体401可以使用本地最佳rx波束来进行一次或多次ram接收。当远程实体402知晓远程最佳tx波束时，本地实体401可以认为远程实体402将使用远程最佳tx波束来传送各个ram。因而，本地实体401可以选择rx波束格式461，该波束格式指示本地实体401可以使用本地最佳rx波束执行一次ram接收。相反，当远程实体402不知晓远程最佳tx波束时，本地实体401可以认为远程实体402将会执行tx波束扫描，并使用每个可用的tx波束来向本地实体401传送ram。因而，本地实体401可以选择rx波束格式462，该波束格式指示本地实体401可以使用本地最佳rx波束来执行多次接收，而接收的次数可以等于远程实体402的远程tx波束的数目。

当本地实体401不知晓本地最佳rx波束时，本地实体401可以执行一轮或多轮rx波束扫描，以使用每个可用的本地rx波束来多次接收ram。当远程实体402知晓远程最佳tx波束时，本地实体401可以认为远程实体402将使用远程最佳tx波束来传送各个ram。因此，本地实体401可以选择rx波束格式463，该波束格式指示本地实体401可以执行一轮rx波束扫描，每个rx波束执行一次接收。相反，当远程实体402不知晓远程最佳tx波束时，本地实体401可以认为远程实体402将执行一轮或多轮tx波束扫描并使用每个可用的tx波束来向本地实体401进行至少一次ram传送。因此，本地实体401可以选择rx波束格式464，该波束格式指示本地实体401可以执行完整的tx/rx波束扫描以接收ram。

类似地，根据本地实体和远程实体的波束配置，完整的tx/rx波束扫描464可以采用以下两种可能方式中的一种。在第一种方式中，本地实体401可以执行一轮rx波束扫描，但是可以使用每个本地rx波束来执行多次接收。相应地，远程实体402可以执行多轮tx波束扫描，每轮tx波束扫描对应一个本地rx波束的多次传送。以图2中的波束配置为例，ue110扮演本地实体401的角色，bs120扮演远程实体402的角色。第一种方式的完整tx/rx波束扫描可以按照tx波束格式464指示的波束操作进行。

在用于接收的第二种方式的完整tx/rx波束扫描464中，本地实体401可以执行多轮本地rx波束扫描，而且在每轮rx波束扫描期间，可以利用每个可用的rx波束执行一次接收。相应地，远程实体402可以执行一轮tx波束扫描，并且每个tx波束时机对应一轮本地rx波束扫描。在图2的示例中，bs120扮演本地实体401的角色，ue110扮演远程实体402的角色。第二种方式的完整tx/rx波束扫描可以按照tx波束格式464指示的波束操作进行。

在图4a中，为了确定tx波束格式403，需要确定本地实体401对本地最佳tx波束是否知晓421以及远程实体402对远程rx波束是否知晓422。为了实现上述目的，图5a示出了根据本发明实施例的第一进程510和第二进程520，其中，第一进程用于确定本地实体401对本地最佳tx波束是否知晓421，第二进程用于确定远程实体402对远程rx波束是否知晓422。

进程510可以包括两个步骤s511和s512。在s511，本地实体401可以根据历史操作确定是否从远程实体接收到本地最佳tx波束。当已经接收到来自远程实体402的本地最佳tx波束，例如bs302在s312接收到最佳bstx波束，本地实体401可以确定其知晓本地最佳tx波束(方块513)。否则，进程510进行到s512。

在s512，本地实体401可以确定本地tx/rx信道互易性是否可用，以及rx波束测量进程是否已经执行。如果rx波束测量进程已经执行，则本地实体401可以确定本地最佳rx波束已经基于rx波束测量进程得以确定。如果具有本地tx/rx信道互易性，则用于生成本地最佳rx波束的波束形成权重可以用于生成本地最佳tx波束。相应地，本地实体401可以确定其已知晓本地最佳tx波束(方块513)。否则，本地实体401可以确定其不知晓本地最佳tx波束(方块514)。

进程520可以包括两个步骤s521和s522。在s521，本地实体401可以根据历史操作确定tx波束测量进程是否已经执行。如果之前已经执行tx波束测量进程，则本地实体401可以认为远程实体402已基于tx波束测量进程知晓远程最佳rx波束523(方块523)。否则，进程520进行到s522。

在s522，本地实体401可以确定远程实体402处是否具有tx/rx信道互易性。例如，本地实体401可以接收到用于指示远程实体402处的tx/rx信道互易性是否可用的信息。如果本地实体401未接收到任何关于远程实体402处的tx/rx信道互易性是否可用的信息，则本地实体401可以认为远程实体402处的tx/rx信道互易性不可用。另外，本地实体401可以基于历史操作确定远程最佳tx波束是否已经报告给远程实体402。如果远程最佳tx波束已经被报告并且具有远程tx/rx信道互易性，则本地实体401可以确定远程实体402知晓远程最佳rx波束(方块523)。否则，本地实体401可以确定远程实体402不知晓远程最佳rx波束(方块524)。

在图4b中，为了确定rx波束格式404，需要确定本地实体401对本地最佳rx波束是否知晓451以及远程实体402对远程tx波束是否知晓452。为了实现上述目的，图5b示出了根据本发明实施例的第一进程530和第二进程540，其中，第一进程用于确定本地实体401对本地最佳rx波束是否知晓451，第二进程用于确定远程实体402对远程tx波束是否知晓452。

进程530可以包括两个步骤s513和s532。在s531，本地实体401可以根据历史操作确定之前是否已经执行rx波束测量进程。如果rx波束测量进程已经执行，则本地实体401可以确定本地最佳rx波束已经基于rx波束测量进程得以知晓(方块533)。否则，进程530进行到s532。

在s532，本地实体401可以确定本地tx/rx信道互易性是否可用。如果本地tx/rx信道互易性可用，则本地实体401可以进一步确定是否从远程实体402接收到了本地最佳tx波束。如果接收到了本地最佳tx波束，则本地最佳tx波束的波束形成权重可以用于生成本地最佳rx波束。相应地，本地实体401可以确定其已知晓本地最佳rx波束(方块533)。否则，本地实体401可以确定其不知晓本地最佳rx波束(方块534)。

进程540可以包括两个步骤s541和s542。在s541，本地实体401可以确定远程最佳tx波束是否已经报告给远程实体402。如果已经报告，则本地实体401可以确定远程实体402已经知晓远程最佳tx波束(方块543)。否则，进程540可以进行到s542。

在s542，本地实体401可以首先确定远程实体402处是否具有远程tx/rx信道互易性。如果可用，则本地实体401可以进一步确定本地tx波束测量进程是否已经执行。如果tx波束测量进程已经执行，可以知晓远程实体402处的远程最佳rx波束。因此，由于远程信道的互易性，本地实体401可以认为远程实体402知晓远程最佳tx波束(方块543)。否则，本地实体401可以确定远程实体402不知晓远程最佳tx波束(方块544)。

图6示出了根据本发明实施例的示范性随机接入进程600。进程600可以包括步骤s611-s615，由ue601和bs602执行。进程600可以包括随机接入进程，其步骤包括s612-s615。特别地，tx或rx波束格式确定进程400a或400b可以在ue601或bs602处s612-s615中的每一步之前执行(在s621-s622、s631-s632、s641-s642和s651-s652)，以确定用于交换rammsg1-msg4的tx或rx波束格式。

在s611，bs602可以周期性地执行波束扫描来向不同的方向传送同步信号(pss和sss)和si以覆盖bs602的小区。此时，ue601尚不知晓最佳uerx波束，可以执行rx波束扫描来捕捉pss/sss/si信号。另外，ue601可以执行波束测量进程，例如，通过使用每个bstx波束中携带的mrs携带pss/sss/si。如此一来，最佳uerx波束和最佳bstx波束可得以确定。

在s621，ue601可以执行进程400a来确定用于传送msg1的tx波束格式。例如，ue601可以基于历史操作来确定其不知晓最佳uetx波束，以及bs602不知晓最佳bsrx波束。因此，ue601可以确定用于传送msg1的tx波束格式431。另外，ues621可以确定将最佳bstx波束传达给bs602。例如，msg1的前导码序列可被配置为特定于bstx波束。bs602可以基于前导码序列来确定最佳bstx波束。

在s622，bs602可以执行进程400b来确定用于接收msg1的rx波束格式。bs602可以基于历史操作来确定其不知晓最佳rx波束，以及ue602不知晓最佳uetx波束。随后，bs602可以确定用于接收msg1的rx波束格式。

在s612，可以基于tx波束格式431和rx波束格式464将msg1从ue601传送至bs602。msg1也可以隐含地携带最佳bstx波束的信息。另外，可以执行ul波束测量进程来确定最佳uetx波束和最佳bsrx波束。例如，前导码序列可被配置为特定于uetx波束。通过测量检测到的前导码序列的接收功率可确定最佳uetx波束。相应地，可以确定与之关联的最佳bsrx波束了。

在s631，ue601执行进程400b来确定rx波束格式。基于s611中执行的rx波束测量进程的历史操作，ue601可以确定其已知晓最佳uerx波束。基于s612中传达至bs602的最佳bstx波束的历史操作，ue601可以确定bs602知晓最佳bstx波束。因此，可以确定ue601处用于接收msg2的rx波束格式461。

在s632，bs602执行进程400a来确定用于传送msg2的tx波束格式。基于s612处接收到的最佳bstx波束的历史操作，bs602可以确定其已知晓最佳bstx波束。基于s611处执行的波束测量进程的历史信息，bs602可以确定ue601知晓最佳uerx波束。因此，可以确定用于传送msg2的tx波束格式431。另外，bs602可以确定将s612处知晓的最佳uetx波束传达至ue601。

在s613，基于tx波束格式431和rx波束格式461将msg2从ue601传送至bs602。另外，也可以将最佳uetx波束传达至ue601，比如作为msg2的一部分进行传送。

在s641，ue601可以执行进程400a来确定用于传送msg3的tx波束格式。此时，ue601对历史操作是否知晓已经改变，不同于s621中知晓的历史操作。具体来说，s613处接收到了最佳uetx波束，且现在已经为ue601所知晓。另外，由于s612处的波束测量进程，bs602可以知晓最佳rx波束。因此，可以选择tx波束格式431。

在s642，bs602可以执行进程400b来确定用于接收msg3的rx波束格式。基于s612处已经执行的dl波束测量进程的历史操作，bs602可以确定其已知晓最佳bsrx波束。基于s613处已传达至ue601的最佳uetx波束的历史操作，bs602可以确定ue601知晓最佳uetx波束。因此，可以确定rx波束格式461。

在s614，可以基于tx波束格式431和rx波束格式461对msg3进行传送。

在s651和s652，可以分别执行进程400b和400a。由于和s631和s632相比，ue601或bs602对历史操作是否知晓没有发生变化，可以得到相同的rx和tx波束格式461和431。因此，在s615，可以根据确定的rx和tx波束格式461和431对msg4进行传送。

虽然在此将随机接入进程作为初始接入进程的一部分用作示例，来解释确定tx或rx波束格式的技术，但是可以根据其他目的，将在此描述的确定tx或rx波束格式的技术用于其他的随机接入进程，例如，在无线链路(radiolink)失败后重新建立无线链路、切换(handover)到一个新的小区、重新建立ul同步和传送调度请求(schedulingrequest)等。

图7示出了根据本发明实施例的示范性初始接入进程700。进程700可以包括步骤s711-s715，由ue701和bs702执行。进程700可以包括随机接入进程，其步骤包括s712-s715。特别地，tx或rx波束格式确定进程400a或400b可以在ue701或bs702处的s712-s715的每一步之前执行(在步骤s721-s722、s731-s732、s741-s742和s751-s752)，以确定用于交换rammsg1-msg4的tx或rx波束格式。

进程700类似于进程600。然而不同于进程600的是，ue701处的tx/rx信道互易性可用。因此，在s721，通过执行图5a所示的s512，ue701可以知晓最佳tx波束。相应地，可以在ue702处确定tx波束格式432。如此一来，在s712，ue701可以利用最佳uetx波束来执行多个msg1的传送，而bs702可以执行一轮或多轮波束扫描来接收msg1的多次传送。进程700中的其他步骤与进程600中相应的步骤类似。

图8示出了根据本发明实施例的示范性随机接入进程800。进程800可以包括步骤s811-s815，由ue801和bs802执行。进程800可以包括随机接入进程，其步骤包括s812-s815。特别地，tx或rx波束格式确定进程400a或400b可以在ue801或bs802处的s812-s815的每一步之前执行(在步骤s821-s822、s831-s832、s841-s842和s851-s852)，以确定用于交换rammsg1-msg4的tx或rx波束格式。

进程800类似于进程600。然而不同于进程600的是，最佳bstx波束在s814从ue801传达至bs802，而不是在图6中的s612。因此，在s831或s832，可以确定bs802不知晓最佳bstx波束。相应地，可以分别在ue801和bs802处确定rx波束格式462和tx波束格式433。进程800中的其他步骤与进程600中相应的步骤类似。

图9示出了根据本发明实施例的示范性随机接入进程900。进程900可以包括步骤s911-s915，由ue901和bs902执行。进程900可以包括随机接入进程，其步骤包括s912-s915。特别地，tx或rx波束格式确定进程400a或400b可以在ue901或bs902处的s912-s915的每一步之前执行(在步骤s921-s922、s931-s932、s941-s942和s951-s952)，以确定用于交换rammsg1-msg4的tx或rx波束格式。

进程900类似于进程600。然而不同于进程600的是，bs902处的tx/rx信道互易性可用，并在s911通过例如si的方式传达至ue901。另外，在s912未传送最佳bstx波束。在这种情况下，由于bstx/rx信道的互易性，在s931和s932可以确定bs902知晓最佳bstx波束。因此，可以分别在bs902和ue901处确定tx波束格式431和rx波束格式461。进程900中的其他步骤与进程600中相应的步骤类似。

图10示出了根据本发明实施例的示范性随机接入进程1000。进程1000可以包括步骤s1011-s1015，由ue1001和bs1002执行。进程1000可以包括随机接入进程，其步骤包括s1012-s1015。特别地，tx或rx波束格式确定进程400a或400b可以在ue1001或bs1002处的s1012-s1015的每一步之前执行(在步骤s1021-s1022、s1031-s1032、s1041-s1042和s1051-s1052)，以确定用于交换rammsg1-msg4的tx或rx波束格式。

进程1000类似于进程700。特别地，ue1001处的tx/rx信道互易性是可用的。然而不同于进程700的是，最佳bstx波束在s1014传达至ue1001，而不是在图7中的s712。因此，在s1031和s1032，可以确定bs1002不知晓最佳bstx波束。如此一来，可以分别在bs1002和ue1001处确定tx波束格式433和rx波束格式462。进程1000中的其他步骤与进程700中相应的步骤类似。

图11示出了根据本发明实施例的示范性初始接入进程1100。进程1100可以包括步骤s1111-s1115，由ue1101和bs1102执行。进程1100可以包括随机接入进程，其步骤包括s1112-s1115。特别地，tx或rx波束格式确定进程400a或400b可以在ue1101或bs1102处的s1112-s1115的每一步之前执行(在步骤s1121-s1122、s1131-s1132、s1141-s1142和s1151-s1152)，以确定用于交换rammsg1-msg4的tx或rx波束格式。

进程1100类似于进程1000。然而不同于图10示例的是，bs1102处的tx/rx信道互易性也是可用的，而且可以在s1111传达。因此，在s1131和s1132，基于tx/rx信道互易性和波束测量进程，可以确定bs1102知晓最佳bstx波束。因此，可以分别在bs1102和ue1101处确定tx波束格式431和rx波束格式461。进程1100中的其他步骤与进程1000中相应的步骤类似。

图12示出了根据本发明实施例的示范性设备1200。设备1200可根据本发明描述的一个或多个实施例或示例来执行各种功能。因此，设备1200可以提供本发明描述的技术、过程、功能、组件和系统的实现手段。例如，设备1200可以用于实现本发明描述的不同示例或实施例中的ue或bs的功能。因此，设备1200可以用于实现本发明描述的各种进程。

设备1200可以包括处理器1210、存储器1220和收发机1230。在第一个示例中，处理器1210可以包括电路，该电路可结合软件或者不结合软件来执行本发明描述的ue或bs的功能。在各种示例中，处理器1210可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、可编程逻辑器件(programmablelogicdevice、pld)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)、数字增强电路(digitallyenhancedcircuit)或者类似的设备或其组合。尽管图示为单个处理器，但是请注意，处理器1210可以包含多个处理器。

在第二个示例中，处理器1210可以是中央处理器(centralprocessingunit，cpu)，该cpu可执行指令，用来执行本发明描述的各种功能和进程。因此，存储器1220可存储用于确定tx或rx波束格式的程序指令1221、用于初始接入和/或随机接入的指令1222、用于波束测量的指令1223和用于交换信道互易性的可用性和ue或bs的最佳tx波束的指令1224。存储器1220可以进一步存储其他的程序或数据，例如操作系统和应用程序等。存储器1220可以包括只读存储器(readonlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、闪存(flashmemory)、固态存储器(solidstatememory)、硬盘驱动器(harddiskdrive)和光盘驱动器(opticaldiskdrive)等。

收发机1230可以使设备1200在ue和bs之间的无线网络中传送或接收无线信号。收发机1230可支持本发明描述的ue或bs能够采用的任何种类的无线电接入技术。特别地，收发机1230可根据图4a-4b所示的tx波束格式431-432或rx波束格式461-462中的一种执行经波束形成的传送或接收。收发机1230可以包括波束形成电路1231，用来在预配置的方向上产生tx或rx波束。波束形成电路1231可以在各种实施例中采用数字或模拟的波束形成架构。

本发明描述的进程和功能可以作为计算机程序实施，上述计算机程序在由一个或多个处理器执行时可以使得一个或多个处理器执行各个进程和功能。上述计算机程序可以存储或分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其一部分来提供的光学存储介质或者固态介质。上述计算机程序也可以以其它形式分布，例如通过互联网或其他有线或无线的远程通信系统。例如，可以获取计算机程序并将其加载到设备(如设备400)中，包括通过物理介质或分布式系统从诸如连接到互联网的服务器中获得计算机程序。

上述计算机程序可以从计算机可读介质进行存取，该计算机可读介质可以提供用于由计算机或任何指令执行系统使用或与其连接使用的程序指令。计算机可读介质可以包括任何存储、通信、传播或传输计算机程序以供指令系统、设备或装置使用或与其连接使用的设备。计算机可读介质可以是磁性、光学、电子、电磁、红外或半导体系统(或设备或装置)或传播介质。计算机可读介质可以包括计算机可读的非暂存性存储介质，例如半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机磁盘、ram、rom、磁盘和光盘等。上述计算机可读的非暂存性存储介质可以包括所有种类的计算机可读介质，包括磁性存储介质、光学存储介质、闪存介质和固态存储介质。

尽管结合具体的实施例对本发明的各个方面进行了描述，但是可以对这些示例进行各种替代、修改和改变。因此，本发明描述的实施例是说明性的而不是限制性的。可以在不偏离权利要求书所阐述的范围内进行改变。