[发明专利]高效波束搜索

说明书

提供了一种用于生成由网络节点服务的小区的概率图的方法。该方法包括生成指示主波束方向的可能性的第一概率图（P1）（步骤602）。生成第一概率图包括记录第一用户设备（UE）的第一方向，该第一方向指示当第一UE出现在由网络节点服务的小区中时与第一UE相关联的第一波束（例如，天线权重的第一集合（也称为预编码向量））的方向。该方法还包括生成指示主波束方向和辅波束方向的联合可能性的第二概率图（P2）（步骤604）。生成第二概率图包括：当第一UE从第一波束切换到第二波束时记录与第一UE相关联的第二波束的第二方向，第二方向与第一方向相关联地来记录。

技术领域

公开了与波束搜索相关的实施例。

背景技术

在新兴的5G蜂窝系统中，波束成形和MIMO传输将是核心技术。原因是频谱资源正在低载波频率处用尽，这导致逐渐迁移到更高的频段(像毫米波(“mmw”)频段)中。在那里，需要波束成形和使用大规模天线阵列以实现足够的覆盖范围。例如，在美国和其他市场中，在28GHz和39GHz周围存在大量可用频谱。需要利用此频谱来满足不断增长的容量要求。预期5G频率迁移开始于3.5-5GHz，并且然后延续到预期在不太远的将来变得可用的这些28GHz和39GHz频段。

在以下描述中，因为5G对等物(counterpart)的标准化尚未完结，所以使用4G LTE系统的3GPP术语(除非另有说明)。

如今波束成形和MIMO传输是成熟的课题。本节介绍基础技术(basics)。

为了解释波束成形概念，考虑图1，其示出理想化的一维波束成形情况。在系统100中，如果假设UE 102位于远离天线阵列104(例如，在基站(BS)处被发现)，则由此可见，相邻天线元件之间从基站到UE的行进距离的差是l＝kλsin(θ)，其中kλ是天线元件间距(separation)。此处，k是间距因子，在典型的相关天线元件布置中，k可以例如是0.5-0.7。这意味着如果从第i个天线元件传送参考信号s_ie^-jωt，则它将作为加权和到达用户设备(UE)天线：

这里ω是角载波频率；h_i是来自第i个天线元件的复信道；t是时间；并且f_c是载波频率。在上述等式中，θ和h_i是未知的。在反馈解决方案的情况下，UE因此需要搜索所有复信道系数h_i和未知角度θ。为此，该标准定义了由像w_m,i＝e^-jf(m,i)的导向矢量(steeringvector)系数给出的不同方向上的波束的码本，其中m指示定向码本条目，并且其中f()表示函数。然后，UE测试每个码本并估计信道系数。计算对于每个码本条目m所达到的信息速率，并且最佳的码本条目定义方向和信道系数。这是可能的，因为s_i是已知的。然后，该结果被编码并报告回到基站。这为基站提供了允许其建立信道矩阵H的信息和最佳方向(码本条目)。该矩阵表示从每个发射天线元件到每个接收天线元件的信道。通常，H的每个元素由复数表示。

然后，可以将信道矩阵用于波束成形计算，或者可以直接使用由所报告的码本条目表示的方向。在MIMO传输的情况下，需要确定MIMO波束成形权重矩阵W，使得实现例如对于条件WH＝I的最佳匹配。I表示单位矩阵。在精确匹配的情况下，每个层将变得独立于其他层。这个概念可以应用于单个用户或多个用户。

自从LTE中的版本11，信道状态信息(CSI)参考信号(CSI-RS)已经可用。这些信号(即，CSI-RS)支持波束成形。CSI-RS被指派到特定的天线端口。CSI-RS可以被传送到整个小区，或者可以采用UE特定的方式被波束成形。在3GPP中，自从版本13，已经引入了两类CSI-RS报告模式：A类CSI-RS模式使用基于固定波束码本的波束成形，而B类CSI-RS模式可以用任何方式发送波束成形的CSI-RS。