高效波束训练方法以及相关通信装置和网络控制装置的制造方法
【专利说明】高效波束训练方法以及相关通信装置和网络控制装置
[0001]交叉引用
[0002]本申请要求2014年5月23日递交的美国临时申请案62/002，217，发明名称为“ADAPTIVE BEAM TRAINING METHOD FOR WIRELESS SYSTEMS” 的优先权，且将此申请作为参考。
技术领域
[0003]本发明有关于高效波束训练(beam training)，且尤其有关于分层(hierarchical)波束训练。
【背景技术】
[0004]术语“无线”一般指不需采用“硬连线(hard wired) ”连接即可完成的电气或电子操作。“无线通信”是在不需要采用导电体或电线的情况下，将信息传送一定距离。上述距离可以短(如用于电视遥控的几米远)，也可以很长(如用于无线电通信的几千甚至几百万千米)。无线通信最著名的例子即为移动电话。全世界许多地点的用户借助移动电话可使用无线电波与另一方进行通话。只要存在覆盖可发送接收信号的设备的移动电话站点，移动电话可用于任何地方，其中信号经过处理以用于移动电话发送和接收声音和数据。
[0005]目前已有多种发展良好、定义明确的移动通信无线电接入技术(Rad1AccessTechnology, RAT)。举例来说，全球移动通信系统(Global System for Mobilecommunicat1ns, GSM)是一种定义明确并且普遍被采纳的通信系统，其采用时分多址(TimeDivis1n Multiple Access, TDMA)技术，此技术是用于在移动电话与小区站点之间发送声音、数据以及信令数据(例如拨出的电话号码)的数字无线电多址方案。CDMA2000是一种混合移动通信2.5G/3G的技术标准，其采用码分多址(Code Divis1n MultipleAccess, CDMA)技术。通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunicat1nsSystem, UMTS)是一种3G移动通信系统，可比GSM系统提供更大范围的多媒体服务。无线保真(Wireless Fidelity, W1-Fi)是由802.11工程技术标准定义的一种技术，可用于家庭网络、移动电话及视频游戏，以提供高频无线局域网。长期演进(Long Term Evolut1n, LTE)以及由LTE演进的先进LTE (LTE-Advanced)为4G移动通信系统，可提供超过2G和3G系统的高速数据传送。
[0006]毫米波(millimeter-wave)带具有可用频谱，可比微波频带提供明显高级别的吞吐量。由于明显更高的衰减(attenuat1n)水平和毫米波信号的定向性质，毫米波装置(即站点)通常采用高度定向天线以及波束成形(beamforming)技术用于通信。
[0007]波束成形是一种信号处理技术，其允许从多个天线分支接收的信号进行组合，以用于特殊目的，如用于信号干扰噪声比(Signal to Interference and Noise Rat1, SINR)最大化或干扰抑制。
[0008]通过模拟波束成形，信号组合在模拟域进行(在ADC之前)，并且通常不具灵活性。组合后信号通过ADC，在数字域，只有一束信号。
[0009]对于数字波束成形来说，信号组合在数字域进行。为实现这一目标，从不同天线分支接收的信号各自通过ADC。通过这种方法，由于数字域具有多个信号可用于处理，因此更灵活。然而，为了实现上述目的，需要多个处理链，来将模拟信号转换到数字域。举例来说，需要多个ADC。
【发明内容】
[0010]有鉴于此，本发明提出一种通信装置、网络控制装置和高效波束训练方法。通信装置的一示范性实施例包括控制器和无线通信模块。无线通信模块采用波束训练进程中确定的优选接收波束与网络控制装置通信，并通过采用一个或多个候选接收波束来接收该网络控制装置的信号，进一步监测该一个或多个候选接收波束。信号由该网络控制装置采用优选控制波束发送。控制器计算该优选接收波束与该优选控制波束的探测指标，以及该一个或多个候选接收波束与该优选控制波束的每个组合的探测指标，并根据该优选接收波束与该优选控制波束的探测指标以及该一个或多个候选接收波束与该优选控制波束的每个组合的探测指标，确定是否更改该优选接收波束。
[0011]高效波束训练方法的一示范性实施例包括:通过采用一个或多个候选接收波束来接收网络控制装置的信号，来监测该一个或多个候选接收波束，其中该信号由该网络控制装置采用通信装置确定的优选控制波束发送，且该通信装置采用波束训练进程中确定的优选接收波束与该网络控制装置通信；计算该优选接收波束与该优选控制波束的探测指标，以及该一个或多个候选接收波束与该优选控制波束的每个组合的探测指标；以及根据该优选接收波束与该优选控制波束的探测指标以及该一个或多个候选接收波束与该优选控制波束的每个组合的探测指标，确定是否更改该优选接收波束。
[0012]网络控制装置的一示范例包括控制器和无线通信模块。无线通信模块采用优选发送波束与通信装置通信，并通过采用一个或多个发送波束发送信号给该通信装置，来训练一个或多个候选发送波束，以及接收第一指示信号，其中该第一指示信号包括有关该通信装置计算的该候选发送波束的一个或多个探测指标的信息。控制器根据从该第一指示信号中获取的该一个或多个探测指标，确定是否更改该优选发送波束。
[0013]高效波束训练方法的一示范性实施例包括:采用优选发送波束与通信装置通信；通过采用一个或多个发送波束发送信号给该通信装置，来训练一个或多个候选发送波束；接收第一指示信号，其中该第一指示信号包括有关该通信装置计算的该候选发送波束的一个或多个探测指标的信息；以及根据从该第一指示信号中获取的该一个或多个探测指标，确定是否更改该优选发送波束。
[0014]如下详述其它实施例以及优势。本部分内容并非对发明作限定，本发明范围由权利要求所限定。
【附图说明】
[0015]通过阅读后续细节描述和示范例，并参考附图，可完全了解本发明。
[0016]图1是根据本发明一实施例的无线通信系统的示意图。
[0017]图2显示了根据本发明一实施例的服务网络中网络控制装置的简化方块示意图。
[0018]图3A是根据本发明一实施例的具有至少一个网络控制装置来支持模拟阵列波束成形的示范性无线通信系统的示意图。
[0019]图3B是根据本发明另一实施例的网络控制装置和通信装置均支持模拟阵列波束成形的另一示范性无线通信系统的示意图。
[0020]图4显示了根据本发明一实施例的无线通信模块的示范性方块示意图。
[0021]图5显示了根据本发明一实施例的由网络控制装置或通信装置发送的多个示范性TX波束的示意图。
[0022]图6是根据本发明一实施例的多级别波束的树形架构的示意图。
[0023]图7是根据本发明一实施例的显示系统假定的示意图。
[0024]图8是根据本发明一实施例的网络控制装置的时刻表的示意图。
[0025]图9是根据本发明第一新颖性方面的高效波束训练方法的流程图。
[0026]图10是根据本发明第一实施例的UE和BS操作的示范性流程图。BS可连续采用控制波束来发送信号。
[0027]图11是根据本发明第二实施例的UE和BS操作的示范性流程图。BS可连接采用控制波束来发送信号。
[0028]图12是根据本发明第三实施例的UE和BS的操作的示范性流程图。
[0029]图13是根据本发明第四实施例的UE和BS操作的示范性流程图。
[0030]图14是根据本发明第二新颖性方面的高效波束训练方法的流程图。
[0031]图15是根据本发明第五实施例的UE和BS操作的示范性流程图。
[0032]图16是根据本发明第六实施例的UE和BS操作的示范性流程图。
[0033]图17是根据本发明第三新颖性方面的高效波束训练方法的流程图。
[0034]图18A是根据本发明一实施例的网络控制装置和通信装置的示范性波束的示意图。
[0035]图18B是根据本发明另一实施例的网络控制装置和通信装置的示范性波束的示意图。
[0036]图18C是根据本发明另一实施例的网络控制装置和通信装置的示范性波束的示意图。
[0037]图19是根据本发明第四新颖性方面的高效波束训练方法的流程图。
[0038]图20A是根据本发明一实施例的网络控制装置和通信装置的示范性波束的示意图。
[0039]图20B是根据本发明另一实施例的网络控制装置和通信装置的示范性波束的示意图。
[0040]图20C是根据本发明另一实施例的网络控制装置和通信装置的示范性波束的示意图。
[0041]图21是根据本发明第八实施例的UE和BS操作的示范性流程图。
【具体实施方式】
[0042]以下描述系本发明实施的较佳实施例，其为了描述本发明的基本原理，并不作为对本发明的限制。本发明的保护范围由权利要求书作出界定。
[0043]图1是根据本发明一实施例的无线通信系统的示意图。在无线通信系统100中，通信装置110无线连接到服务网络，如图1中所示的服务网络120，以获取无线通信服务。无线网络120的操作符合预定义通信协议。服务网络120可包括一个或多个网络控制装置，如网络控制装置130。网络控制装置130提供一个或多个通信装置和核心网之间的接口连接，从而将无线通信服务提供给通信装置100。服务网络120也可包括一个或多个中介(intermediate)控制节点，如图1中所示的网络控制实体150，以控制一个或多个网络控制装置的操作。在本发明的实施例中，网络控制实体可为基站控制器(Base Stat1nController, BSC)，或可在不需中央控制器的情况下以分布式方式(distributed manner)实现，或可为基站功能的一部分等，并可负责激活(activating)/去活(deactivating)、配置其控制下的信令实体(后续段落将进一步讨论)。
[0044]此外，根据本发明的一实施例，网络控制装置可为演进节点B (evolvedNode B, eNB)、基站(Base Stat1n, BS)、BSC、无线电网络控制器(Rad1 NetworkController, RNC)等。需注意，在本发明的一些实施例中，当网络控制装置为eNB或BS时，服务网络中的网络控制实体可为BSC，其可配置