[发明专利]基于图确定初始同步波束扫描

说明书

用于确定由网络中的若干接入节点在区域中发送的同步信号的波束扫掠图案的技术，其中每个接入节点连接到对应的天线元件阵列。一种示例方法包括：将在同步信号中发送的功率的总功率函数建模为具有多个检查节点和变量节点的因子图，每个检查节点对应于该区域中的虚拟无线设备并且每个变量节点对应于接入节点的可用波束。对虚拟无线设备进行仿真，以实现对虚拟无线设备接收的同步信号的服务质量约束。将迭代消息传递算法，例如最小和算法，应用于建模的总功率函数，以确定每个接入节点用于扫掠同步信号波束的功率电平序列，以最小化总功率函数。

技术领域

本公开技术和装置总体上涉及无线通信网络，并且更具体地，涉及用于确定扫描波束图案的技术和装置，该扫描波束图案将由接入节点用于在区域中发送同步信号，并且将由无线设备用于获得与接入节点的初始同步以接入通信服务。

背景技术

无线电频谱的毫米波部分(例如，包括60GHz左右的范围内的频率)预计将为第五代(5G)无线通信系统提供许多益处。毫米波频带中的可接入信道带宽可能大于在较低频带操作的商业无线系统可用的信道带宽，例如使用由第三代合作伙伴计划(3GPP)的成员开发的当前长期演进(LTE)无线电接入技术的系统。此外，毫米波频带中较小的无线电波长允许无线电收发器在支持多个天线时具有更紧凑的硬件，这是因为多天线场景中的天线元件分离通常与波长成比例。

毫米波频带的后一个优点的一个含义是，与先前部署的节点相比，大量天线元件可以连接到无线电接入节点(下文中简称为接入节点或AN)，同时保持相对“常规”的尺寸。可以布置成水平和/或垂直间隔元件的阵列的这些天线元件可以用于形成例如将接入节点的全部发送功率集中在特定/期望方向上的窄波束。这样，可以到达远程无线设备(在3GPP规范文档中通常称为用户设备或UE)，而不会对除接入节点特定目标的设备之外的设备造成高干扰。

另一方面，毫米波无线网络中的UE的初始同步(这通常是UE在尝试接入网络以获得服务时所采取的第一步)引发了一些具有挑战性的问题。在此上下文中，关键挑战是确保每当新UE尝试加入这样的网络时，UE附近的至少一个AN应该能够为其提供足够好的信号质量以建立AN和UE之间的连接。然而，同时，应当将尽可能少的功率用于向UE发送的信号，以便允许支持许多其他UE，从而最小化对其他设备的干扰，并最小化网络的总功耗。然而，将窄波束用于初始同步目的仅为待覆盖区域的一小部分提供良好的信号质量。如果新UE到达覆盖不良的区域，则使用窄波束来发送同步信号的一个后果可能是该UE无法加入网络，这是因为它不能令人满意地监听和解码来自AN的任何同步信号。

去激活在给定接入节点可用的天线元件阵列中的天线元件使得可以产生较宽的波束图案，当仅从单个天线元件发送时达到极限。然而，在一些可能的配置中，例如在每个天线元件有一个功率放大器的配置中，这可能需要降低进入阵列的总传导功率。因此，一般情况下，使用所有可用的天线元件来辐射功率是更有功率效率的。

假设在给定区域中每个接入节点使用其可用的所有天线元件，因此期望通过在每个发送时间间隔中调整从每个接入节点的每个波束的功率电平来最小化总消耗功率，以使得该区域中的每个UE都可以执行初始同步。这导致波束扫掠过程，其中在每个AN处一个的窄波束以连续的发送时间间隔(即，波束扫掠实例)同时发送，以便在UE可能出现的区域辐射能量并尝试建立连接，直到扫描了整个区域。

为了最小化该初始同步过程的总消耗功率，可以将优化问题公式化，其中目标在于最小化在波束扫描期间要使用的所有发送功率电平的总和。该目标服从一组服务质量(QoS)约束(例如，区域中的UE接收同步信号的最小信号与干扰加噪声比(SINR)要求)和一组发送功率约束。结果是对于所有发送的同步波束的可行功率设置，其中功率设置的按元件和被最小化。根据得到的功率设置，导出要在波束扫描中使用的波束扫掠图案。理想地，使用所得功率设置的同步信号的发送为区域中可能尝试与AN同步的任何新UE提供良好的信号质量。