本发明涉及无线通信系统领域或无线通信网络领域,更具体地,涉及使用两个或更多天线通过发射设备将无线信号或波束聚焦至接收设备的侧行链路用户设备间的直接通信,这一过程也被称为波束成形。实施例涉及在通过侧行链路(sl)通信时对一个或多个波束的管理,例如,采用波束管理报告(bmr)的侧行链路波束管理,或采用网络辅助(集中的)波束管理过程或非网络辅助(分散的)波束管理过程的侧行链路波束管理。
背景技术:
1、图1是地面无线网络100的示例的示意图。如图1(a)所示,地面无线网络100包括核心网络102和一个或多个无线接入网络ran1, ran2, …rann。图1(b)是无线接入网络rann的示例的示意图,该网络可以包括一个或多个基站gnb1至gnb5,每个基站服务其周围的特定区域,该区域由相应的小区1061至1065示意性地表示。基站被提供以服务小区内的用户。一个或多个基站可在授权和/或非授权频段为用户提供服务。基站(bs)这一术语指的是5g网络中的gnb、umts/lte/lte-a/lte-a pro中的enb,或其他移动通信标准中的bs。用户可以是固定设备或移动设备。无线通信系统也可由连接到基站或用户的移动或固定iot设备接入。移动或固定设备可以包括物理设备、地面车辆(如机器人或汽车)、航空器(如载人飞行器或无人飞行器(uav),后者也称为无人机)、建筑物以及其中嵌入了电子器件、软件、传感器、执行器等等的其他物品或设备,该物品或设备具有网络连接性以使得这些设备能够通过现有的网络基础设施收集和交换数据。图1(b)示出了五个小区的示例性视图,然而,rann可以包括更多或更少此类小区,并且rann也可仅包括一个基站。图1(b)示出了两个用户ue1和ue2,也可称之为用户装置或用户设备,ue1和ue2位于小区1062中并由基站gnb2提供服务。另一个用户ue3被示出为在小区1064中,由基站gnb4提供服务。箭头1081、1082和1083示意性地表示用于将数据从用户ue1、ue2和ue3发送到基站gnb2、gnb4或用于将数据从基站gnb2、gnb4发送到用户ue1、ue2、ue3的上行/下行连接。这可以在授权频段或非授权频段上实现。此外,图1(b)示出了小区1064中的另外两个设备1101和1102,如iot设备,其可以是固定设备或移动设备。设备1101通过基站gnb4接入无线通信系统以接收和发送数据,如箭头1121示意性地表示。设备1102通过用户ue3接入无线通信系统,如箭头1122示意性地表示。各个基站gnb1至gnb5可连接到核心网络102,例如,通过s1接口,经由相应的回程链路1141至1145连接到核心网络102,这在图1(b)中由指向“核心”的箭头示意性地表示。核心网络102可连接到一个或多个外部网络。外部网络可以是互联网,或专用网络,如内联网或任何其他类型的园区网络,例如,专用wifi通信系统或4g或5g移动通信系统。此外,各个基站gnb1至gnb5中的一些或全部可以例如通过s1接口或x2接口或nr中的xn接口经由相应的回程链路1161至1165彼此连接,这在图1(b)中由指向“gnbs”的箭头示意性地表示。侧行链路信道允许ue之间的直接通信,也称为设备到设备(d2d)通信。3gpp中的侧行链路接口称为pc5。
2、可以使用物理资源网格进行数据传输。物理资源网格可以包括一组资源元素,各种物理信道和物理信号被映射到这些资源元素。例如,物理信道可以包括:物理下行共享信道(pdsch)、物理上行共享信道(pusch)、物理侧行链路共享信道(pssch),承载用户特定数据,这些数据也称为下行链路有效载荷数据、上行链路有效载荷数据和侧行链路有效载荷数据;物理广播信道(pbch)和物理侧行链路广播信道(psbch),承载例如主信息块(mib)、一个或多个系统信息块(sib)、一个或多个侧行链路信息块(slib)(如果支持的话);物理下行控制信道(pdcch)、物理上行控制信道(pucch)和物理侧行链路控制信道(pssch),承载例如下行控制信息(dci)、上行控制信息(uci)和侧行链路控制信息(sci);以及物理侧行链路反馈信道(psfch),承载pc5反馈响应。侧行链路接口可支持两阶段sci,指的是包括sci的一些部分的第一控制区域,也称为第一阶段sci,以及可选的,包括控制信息的第二部分的第二控制区域,也称为第二阶段sci。
3、对于上行链路,物理信道还可以包括物理随机接入信道(prach或rach),该信道由ue用于在一旦同步并获取mib和sib后接入网络。物理信号可以包括参考信号或符号(rs)、同步信号等。资源网格可以包括在时域中具有特定持续时间并且在频域中具有给定带宽的帧或无线电帧。帧可以具有一定数量的预定义长度(如1 ms)的子帧。每个子帧可以包括一个或多个由12或14个ofdm符号组成的时隙,具体取决于循环前缀(cp)的长度。帧也可以具有较少数量的ofdm符号,例如,在利用缩短的传输时间间隔(stti)或者仅包括几个ofdm符号的基于迷你时隙/非时隙的帧结构时。
4、无线通信系统可以是任何采用频分复用技术的单频或多载波系统,例如,正交频分复用(ofdm)系统、正交频分多址(ofdma)系统,或者任何其他基于快速傅里叶逆变换(ifft)且带有或不带有循环前缀(cp)的信号,例如,离散傅里叶变换扩展ofdm(dft-s-ofdm)等。可以使用其他波形,如用于多址的非正交波形,例如,滤波器组多载波(fbmc)、广义频分复用(gfdm)、或通用滤波多载波(ufmc)等。无线通信系统可例如根据3gpps lte、lte-advanced、lte-advanced pro、或5g或3gpps新空口(nr)操作,或在lte-u、lte非授权或nr-u(新无线电非授权)内操作,这些在lte和nr规范中均有规定。
5、图1所示的无线网络或通信系统可以是异构网络,包括不同的叠加网络,例如由宏小区组成的网络,每个宏小区包括宏基站,如基站gnb1至gnb5,以及未在图1中示出的小型小区基站的网络,如毫微微基站或微微基站。除上述地面无线网络外,还存在非地面无线通信网络(ntn),其包括星载收发器(如卫星)和/或机载收发器(如无人飞机系统)。非地面无线通信网络或系统可以以与上面参考图1描述的地面系统类似的方式运作,例如,按照lte-advanced pro或5g或新空口(nr)标准。
6、在移动通信网络中,例如,在上面参考图1描述的网络中,诸如lte或5g/nr网络中,可能存在通过一个或多个侧行链路(sl)信道,例如使用pc5接口/pc3接口或wifi直连直接相互通信的ue。通过侧行链路直接相互通信的ue可以包括与其他车辆直接通信的车辆(v2v通信),以及与无线通信网络中其他实体(如路侧单元(rsu)、路边实体(如交通灯、交通标志、或行人)通信的车辆(v2x通信)。根据具体的网络配置,rsu可以具有bs或ue的功能。其他ue可以不是车辆相关的ue,并可以包括任何上述设备。此类设备也可以使用sl信道直接相互通信(d2d通信)。
7、当考虑通过侧行链路直接相互通信的两个ue时,这两个ue可以由同一个基站提供服务,使得基站可以为ue提供侧行链路资源分配配置或辅助。例如,两个ue可以都位于基站(如图1示出的基站中的一个)的覆盖范围内。这被称为“覆盖内”场景。另一种场景被称为“覆盖外”场景。需要注意的是,“覆盖外”并不意味着两个ue必然处于图1所示的小区中的一个的外部,而是意味着这些ue
8、-可能未与基站连接,例如,这些ue未处于 rrc 连接状态,因此ue无法从基站接收到任何侧行链路资源分配配置或辅助;和/或
9、-可能已与基站连接,但出于一个或多个原因,基站可能不会为这些ue提供侧行链路资源分配配置或辅助;和/或
10、-可能已与不支持 nr v2x 服务的基站连接,例如,gsm、umts、lte基站。
11、图2(a)是覆盖内场景的示意图,其中,直接相互通信的两个ue都连接到一个基站。基站gnb的覆盖范围由圆圈200示意性地表示,其基本上对应图1中示意性示出的小区。直接相互通信的ue包括第一车辆202和第二车辆204,都位于基站gnb的覆盖区域200内。第一车辆202和第二车辆204都连接到基站gnb,此外,它们通过pc5接口直接相互连接。v2v业务的调度和/或干扰管理由gnb通过uu接口(基站与ue之间的无线接口)上的控制信令进行辅助。换句话说,gnb为ue提供sl资源分配配置或辅助,并且gnb分配用于在侧行链路上进行v2v通信的资源。该配置在nr v2x中也称为模式1配置,或在lte v2x中称为模式3配置。因此,在模式1中,s-ue(如ue 202)通过uu接口连接到gnb,并且gnb为ue 202协调资源,以用于通过sl接口(在nr中称为pc5)向另一个ue(如ue 204)发送控制和/或数据。
12、图2(b)是覆盖外场景的示意图,其中,直接相互通信的ue要么未连接到基站(尽管它们可能物理上位于无线通信网络的一个小区内),要么部分或所有直接相互通信的ue连接到基站但该基站不提供sl资源分配配置或辅助。图中示出的三辆车辆206、208和210通过侧行链路(如使用pc5接口)直接相互通信。v2v业务的调度和/或干扰管理基于车辆之间实现的算法。该配置在nr v2x中也称为模式2配置,或在lte v2x中称为模式4配置。如上所述,图2(b)中的场景是覆盖外场景,这并不一定意味着nr中的模式2 ue或lte中的模式4 ue处于基站的覆盖范围200之外,而是意味着nr中的模式2 ue或lte中的模式4 ue不受基站服务、未连接到覆盖区域的基站、或已连接到基站但未从基站接收任何sl资源分配配置或辅助。因此,可能存在这样的情况:在图2(a)示出的覆盖区域200内,除了nr模式1或lte模式3ue 202、204之外,还存在nr模式2或lte模式4 ue 206、208、210。此外,图2(b)示意性地示出了使用中继与网络通信的覆盖外ue。例如,ue 210可以通过侧行链路与ue 212通信,而ue212又可以通过uu接口连接到gnb。因此,ue 212可以在gnb和ue 210之间中继信息。因此,sl-ue(如ue 206-210)不需要具有到gnb的连接,并进行感知与接入资源分配或基于随机接入的资源分配,例如,从ue 206向ue 208进行发送时。然而,基本配置需要可用于ue 206-210,以便成功交换数据。该信息可以是预配置的,或者可以在ue处于gnb的覆盖范围内时被配置。为此,gnb可以提供基本配置(如基本信息),基本配置可以通过广播信道(如使用系统信息块(sib))传输。bs也可以辅助模式2 ue,以提供关于要使用哪个资源池(rp)的基本信息,或可以充当同步源。
13、尽管图2(a)和图2(b)示出了车辆ue,但需注意,所描述的覆盖内场景和覆盖外场景也适用于非车辆ue。换句话说,任何使用sl信道直接与另一个ue通信的ue,例如手持设备,可以处于覆盖内或覆盖外。
14、通常,模式1指的是包括基站的ran支持的操作,而模式2指的是自主模式,即ue在没有基站支持的情况下直接通信。在wifi的背景下,由wifi接入点(ap)完成的协调可被称为类似于模式1的操作,而模式2则转换为wifi自主模式。在wifi自主模式中,两个wifi设备可以在没有wifi ap的辅助的情况下直接相互通信。
15、在上述车辆用户设备(ue)的场景中,多个此类用户设备可以形成用户设备组(简称为组),并且组内或组成员之间的通信可以通过用户设备之间的侧行链路接口(如pc5接口)进行。例如,上述使用车辆用户设备的场景可应用于运输工业领域,其中,配备有车辆用户设备的多辆车辆可以被分为一组,例如,通过远程驾驶应用。可以将多个用户设备分组在一起以进行彼此之间的侧行链路通信的其他用例包括,例如,工厂自动化和电力分配。在工厂自动化的情况下,工厂内的多个移动或固定机器可以配备有用户设备并分为一组以进行侧行链路通信,例如,控制机器的的操作(如机器人的运动控制)。在电力分配的情况下,配电网内的实体可以配备各自的用户设备,这些设备在系统的特定区域内并且可以被分为一组,以便通过侧行链路通信彼此进行通信,从而实现对系统的监控以及处理配电网故障和停电故障。
16、5g/nr网络可在多个频率范围内运行,例如,在第一低频范围(如频率范围1,fr1)和第二高频范围(如频率范围2,fr2)。fr1包括6 ghz以下的频段,其中一些频段已被先前的标准所使用。fr2包括已分配给5g的在毫米波区域的操作频率,例如,高于24 ghz或位于24ghz至71 ghz之间。这些频段旨在提供高性能的5g,因为大量的带宽可用于使用。在fr2频段上运行的网络可以实现千兆比特的数据速率甚至更高,且具有极低的延迟。
17、然而,在高频率(如fr2)下运行会伴随着一些关于无线信号的辐射的限制。例如,与在fr1(如低于6 ghz的频率)中运行相比,高频率下无线信号的穿透性更差。因此,预计将利用多输入多输出(mimo)技术来改善这些无线信号的发送和接收。例如,对于embb业务,uu接口已经支持在fr2内的操作,并定义了波束管理技术,其中包括初始接入期间的波束配对、波束维护以及波束恢复过程。注意,波束维护可能包括波束的跟踪、接收波束的信道状态估计和/或秩估计、接收波束的最佳路径或直接路径估计。
18、虽然从uu接口已知的一些基本技术可用于sl通信,但必须记住存在上述操作模式,即模式1和模式2。虽然在模式1下gnb可以辅助sl-ue进行波束管理,但在模式2下,sl-ue必须在没有基站的任何辅助或更普遍地说,没有网络侧的辅助的情况下进行波束管理。而且,基站包括更大的天线孔径、更灵敏的接收器和更强大的发射链,因此可以提供更准确的辅助信息。在模式2中,sl-ue必须依赖自身的硬件,这些硬件通常由于设备的高度集成、硬件成本以及手持设备的功率限制而具有更大的损伤。
19、模式1和模式2中的另一个限制是,与设备到设备通信相关的链路是侧行链路,即sl-ue之间的无线链路。因此,尽管gnb可能具有改进的硬件能力,但gnb仅使用uu接口通过上行链路从ue接收无线信号,因此它不知道ue之间可能被阻挡的直接链路的特性。因此,gnb或基站仅能够估计ue之间的直接链路的某些特性,或者替代地,可以向先前对侧行链路无线信道进行过测量的特定ue请求关于侧行链路特性的信息。这种类型的测量报告可以由基站获取,并可在模式1侧行链路操作的情况下用于辅助。然而,此类测量报告导致大量的信令开销。同时,测量报告可能已过时,因此基站提供的任何波束管理辅助可能不可靠或无用。
20、在传统方法中,波束管理通常基于在通信实体之间交换的信道状态信息(csi)。然而,与uu链路上的csi反馈相比,侧行链路上仅存在基本的csi框架,可用于通过sl或pc5接口在两个通信ue之间传输csi报告。传统上,在侧行链路上传输的csi仅包括3gpp技术规范中定义的cqi表的信道质量索引(cqi),该cqi是根据秩指示(ri)和目标错误概率(如0.1或0.00001)计算的。由于侧行链路中仅支持两个天线,因此cqi仅针对ri = 1和ri = 2进行计算,并且csi报告包括1比特,指示已经计算cqi的ri。图3示出了侧行链路csi报告,其大小为8比特 = 1个八位字节,通过嵌入在pssch中的媒体接入控制层控制元素(mac ce)进行传输(ri = 秩指示,cqi = 信道质量索引,r = 保留位,如ts 38.321 v17.3.0 (2023-01)中所述)。
21、图4示出了发送sl-ue(图中称为tx-ue)与接收sl-ue(图中称为rx-ue)之间的基本csi报告机制。最初,如图4(a)所示,rx-ue触发由tx-ue提供的csi报告,例如,通过在侧行链路控制信息(sci)(如sci 2-a或sci 2-c)中通过将相应的csi请求字段设置为1来发送1比特的csi反馈请求。响应于接收到该csi反馈请求,tx-ue在pssch上发送相应的参考信号(csi-rs)用于最多两个天线端口,如图4(b)所示。rx-ue测量在pssch上接收到的csi-rs并生成csi报告,该报告可被转发给tx-ue,如图4(c)所示,例如,以图3所示的mac ce的形式。报告sl csi的过程在ts 38.214 (v17.4.0,第8.5节)中定义。该规范支持csi参考符号(csi-rs)的非周期性传输,非周期性csi报告由sci触发。对于csi报告,支持宽带csi报告,并且对于整个csi报告带宽内的单个码字,支持宽带cqi。cqi的计算以报告的秩(ri)为条件。然而,侧行链路csi的当前规范不支持任何干扰测量,也不支持任何子带cqi报告。
22、需要注意的是,以上部分中的信息仅用于增强对本发明背景的理解,因此,可能包括一些不属于本领域普通技术人员所熟知的现有技术范畴的信息。
技术实现思路
1、基于上述情况,可能需要对无线通信系统或无线通信网络中侧行链路上的波束管理进行改进或增强。