跨分量载波波束管理方法及设备与流程

跨分量载波波束管理方法及设备
1.相关申请的交叉引用
2.本技术根据35u.s.c.
§
119要求于2022年1月3日提交的申请号为63/296,006、题为“交叉cc awv-opt”的美国临时申请的优先权，其主题通过引用合并于此。
技术领域
3.所公开的实施例总体上涉及移动通信网络，更具体地，涉及用于跨分量载波(cross component carrier，cross-cc)的波束管理的方法。


背景技术：

4.第五代新无线电(fifth generation new radio，5g nr)是一种改进的无线电接入技术(radio access technology，rat)，它提供更高的数据速率、更高的可靠性、更低的延迟和改进的系统容量。在nr系统中，地面无线电接入网络包括与称为用户设备(user equipment，ue)的多个移动台通信的称为下一代节点b(generation node-bs，gnb)的多个基站(base stations，bs)。ue可以通过下行链路和上行链路与基站(base station，bs)或gnb通信。下行链路(downlink，dl)是指从基站到ue的通信。上行链路(uplink，ul)是指从ue到基站的通信。5g nr标准由3gpp制定。ue使用信道状态信息参考信号(channel state information reference，csi-rs)来测量和反馈无线电信道的特性，以便ue和gnb可以使用正确的调制、码率、波束成形等进行数据传输。
5.移动运营商日益经历的带宽短缺促使探索用于下一代宽带蜂窝通信网络的3g和300g hz之间未充分利用的毫米波(millimeter wave，mmwave)频谱。毫米波频段的可用频谱是传统蜂窝系统的200倍。毫米波无线网络使用窄波束定向通信，可以支持数千兆比特的数据速率。原则上，包括初始波束对准和后续波束跟踪的波束训练机制确保bs波束和用户设备(user equipment，ue)波束对准以进行数据通信。在下行链路基于dl的波束管理(beam management，bm)中，bs侧为ue提供了测量bs波束和ue波束的不同组合的波束成形信道的机会。例如，bs使用在各个bs波束上承载的参考信号(reference signal，rs)执行周期性波束扫描。ue可以通过使用不同的ue波束来收集波束成形的信道状态，并将收集到的信息报告给bs。
6.波束成形技术的本质是在不同天线发出的信号之间产生干扰效应。模拟波束成形的基本思想是使用移相器控制每个发射信号的相位。模拟波束成形影响天线阵列的增益，从而提高覆盖范围。模拟波束成形引起的天线增益部分补偿了高毫米波路径损耗。因此，模拟波束成形对于5g毫米波频率来说是必须的。在数字波束成形中，信号在发送到模拟射频电路之前进行预编码。数字波束成形提高了小区吞吐量，因为同一物理资源块(physical resource block，prb)可用于同时为多个用户发送数据。混合波束成形是模拟和数字波束成形的组合。
7.载波聚合(carrier aggregation，ca)是lte-advanced时代以来支持的带宽扩展技术，可以聚合多个分量载波(component carrier，cc)用于同时接收。对于下行链路和上
行链路数据，ue和bs使用相同的天线(面板)接收相同频带内的所有cc，并且相同的波束应用于所有带内cc。希望使用多个cc的信道测量来获得最佳波束，以便通过利用宽带信道可以实现更好的性能。


技术实现要素：

8.提出了一种cross-cc波束管理的方法。收发器使用多个cc的信道测量获得波束向量，从而可以通过利用宽带信道实现更好的性能。收发器通过使用应用了载波权重因子的一组选择的cc的信道测量导出波束向量。收发器利用所选cc组的波束管理参考信号(beam management reference signal，bm-rs)导出波束向量，例如最佳波束。在一个实施例中，载波权重因子可以是每个cc的bm-rs资源元素(resource element，re)的数量。在另一个实施例中，信道测量可以是信噪比/参考信号接收功率(signal to noise ratio/reference signal received power，snr/rsrp)，并且载波权重因子可以是每个cc的snr/rsrp。
9.在一个实施例中，第一收发器接收从第二收发器发送的bm-rs以用于参考信号测量，其中第一收发器包括应用了模拟波束成形的天线阵列。第一收发器基于接收到的bm-rs针对载波聚合下的多个cc执行信道测量。第一收发器从一组选择的cc上的信道测量导出波束向量，其中波束向量是从应用了相应cc的载波权重因子的一组选择的cc的信道测量中获得的。第一收发器在后续数据接收或传输中应用波束向量。
10.在下面的详细描述中描述了其他实施例和优点。该发明内容部分并不旨在定义本发明。本发明由权利要求限定。
附图说明
11.图1图示了根据一个新颖方面的用于跨分量载波波束管理和优化的新nr移动通信网络。
12.图2是实施本发明的某些实施例的基站和用户设备的简化框图。
13.图3说明了根据一个新颖方面的用于信道测量和跨cc波束管理和优化的整个过程的序列流。
14.图4是根据一个新颖方面的跨cc信道测量和波束优化的方法的流程图。
具体实施方式
15.现在将详细参考本发明的一些实施例，其示例在附图中示出。
16.图1图示了根据一个新颖方面的用于跨分量载波波束管理和优化的新nr移动通信网络。移动通信网络100是包括服务基站(gnb 101)和用户设备(ue 102)的ofdm网络。在基于ofdma下行链路的3gpp nr系统中，无线资源在时域上被划分为多个时隙，每个时隙由多个ofdm符号组成。根据系统带宽，每个ofdma符号还包括频域中的多个ofdma子载波。资源网格的基本单位称为re，它跨越一个ofdma符号上的一个ofdma子载波。多个re被分组为不同的物理资源块(physical resource block，prb)，其中每个prb由一个时隙中的十二个连续子载波组成。
17.几个物理下行链路信道和参考信号被定义为使用一组承载源自更高层的信息的资源元素。对于下行信道，物理下行共享信道(physical downlink control channel，
pdsch)是nr中主要承载数据的下行信道，而物理下行控制信道(downlink control channel，pdcch)用于承载下行控制信息(downlink control information，dci)。控制信息可以包括调度决策、与参考信号信息相关的信息、形成要由pdsch承载的相应传输块(transport block，tb)的规则以及功率控制命令。对于nr中的无线电资源管理(radio resource management，rrm)测量，每个ue都可以配置为测量同步信号(synchronization signal，ss)块(ss block，ssb)和/或信道状态信息(channel state information，csi)参考信号(csi reference signal，csi-rs)。对于csi-rs测量，需要确定频率和定时资源。ue可以利用ssb/csi-rs来测量无线电信道的特性，以便ue可以使用正确的调制、码率、波束成形等用于dl数据接收。
18.波束成形技术的本质是在不同天线发出的信号之间产生干扰效应。模拟波束成形的基本思想是使用移相器控制每个发射信号的相位。在数字波束成形中，信号在发送到模拟rf电路之前进行预编码。混合波束成形是模拟和数字波束成形的组合，如图1所示。在下行链路基于dl的bm中，bs侧为ue提供了测量bs波束和ue波束的不同组合的波束成形信道的机会。基于信道测量，计算用于模拟波束成形的天线权重向量(antenna weight vector，awv)和用于数字波束成形的预编码矩阵。在一个实施例中，信道协方差信息可用于设计发射机预编码器、接收机组合器、信道估计器等。
19.在图1的示例中，ue 102配备有多个rxu(rf链)，并且ue 102还配置有载波聚合(carrier aggregation，ca)。通常，对于下行链路数据，ue 102使用相同的天线(面板)来接收相同频带内的所有cc，并且将相同的awv应用于所有带内cc。然而，ue 102可能经历低信噪比无线电(signal to noise radio，snr)性能并且面临不同rxu之间的导向矢量失准。例如，假设两个rxu(例如rf链124和125)之间没有固有相位失调，则两个rxu的awv(w
rf
)应该相同，因为两个rxu的到达角(angle of arrival，aoa)是相同的。但是，如果接收到的信号弱于另一个rxu，则其中一个ue rxu无法很好地训练awv。例如，如果rxu0的接收信号功率远小于rxu1，则rxu0的awv将与rxu1不同。
20.根据一个新颖的方面，ue 102使用多个cc的信道测量来获得最佳波束，从而可以通过利用宽带信道来实现更好的性能。在图1的下行链路示例中，gnb 101包括数字预编码器111、ifft 112、ifft 113、rf 114、rf链115、多个移相器116和天线阵列117。类似地，ue 102包括数字组合器121、fft 122、fft 123、rf链124、rf链125、多个移相器126和天线阵列127。在基于dl的bm中，gnb 101将bm-rs传输到ue 102。bm-rs通过数字预编码(111)、通过ifft处理(112-113)、通过rf链处理(114-115)、通过相移(116)进行预编码，并从天线阵列(117)发送到ue 102。在ue侧，ue 102通过相移(126)、rf链处理(124-125)、fft处理(122-123)和数字组合(121)从天线阵列127接收bm-rs进行额外处理。
21.在一个新颖的方面，在接收到bm-rs后，ue 102考虑多个cc的信道测量以获得波束向量，例如最佳波束(最佳ue rx awv)(w
rf
)。然后可以在后续的dl数据接收和/或上行链路传输中使用最佳ue rx awv以提高性能。更具体地，将载波权重因子应用于所有cc中的每个cc的信道质量，然后使用组合的信道质量导出用于后续dl数据接收和/或ul数据传输的最佳w
rf
。请注意，虽然所示示例用于dl波束管理，但它也适用于ul波束管理，其中gnb 101从跨cc信道测量中导出最佳波束。
22.图2是在移动通信网络200中执行本发明的某些实施例的基站201和用户设备211
的简化框图。对于基站201，天线221发送和接收无线电信号。rf收发模块208与天线耦接，接收来自天线的rf信号，将其转换为基带信号并发送给处理器203。rf收发模块208还将接收到的来自处理器的基带信号转换为rf信号，并发送到天线221。处理器203处理接收到的基带信号并调用不同的功能模块来执行基站201中的特征。存储器202包括易失性计算机可读存储介质及非易失性计算机可读存储介质，存储程序指令和数据209以控制基站的操作。
23.类似的配置存在于ue 211中，其中天线231发送和接收rf信号。rf收发器模块218与天线耦接，接收来自天线的rf信号，将其转换为基带信号并发送给处理器213。rf收发器218还将接收到的来自处理器的基带信号转换为rf信号，并发送到天线231。处理器213处理接收到的基带信号并调用不同的功能模块来执行ue 211中的特征。存储器212包括易失性计算机可读存储介质及非易失性计算机可读存储介质，存储程序指令和数据219以控制ue的操作。
24.基站201和ue 211还包括若干功能模块和电路来执行本发明的一些实施例。不同的功能模块是可以通过软件、固件、硬件或其任意组合来配置和实现的电路。功能模块和电路在由处理器203和213执行时(例如，经由执行程序代码209和219)，例如允许基站201调度(经由调度器204)、预编码(经由波束成形电路205)、编码(经由波束管理电路206)，并发送控制/配置信息和数据(经由控制/配置电路207)到ue 211，并允许ue 211接收控制/配置信息和数据(经由控制/配置电路217)、测量参考信号(经由测量电路216)、估计信道(通过估计电路215)，并相应地导出最佳波束(经由波束成形电路220)。
25.在一个示例中，bs 201向ue 211发送bm-rs，bm-rs可以是ssb、csi-rs、用于跟踪的csi-rs(例如，跟踪参考信号(tracking reference signal，trs))、pdsch dmrs或pusch dmrs(如果从ue 211发送到bs 201)。在接收到bm-rs后，ue 211经由测量电路216执行信道测量，测量电路216利用所有带内cc的bm-rs。ue 211然后经由估计电路215对所有cc执行信道估计。载波权重因子被应用于组合相应cc的信道质量。ue 211然后经由波束成形电路220从组合的信道质量导出最佳波束以用于dl/ul数据接收/传输。
26.图3图示了根据一个新颖方面的用于信道测量和跨cc波束管理和优化的整个过程的序列流。在步骤311中，第一收发器1通过将bm-rs发送到第二收发器2执行bm。收发器2配备多个天线子阵列、多个移相器(用于模拟波束成形)、多个射频链(rf chains，rxu)和一个用于数据接收的数字组合电路(用于数字波束成形)。收发器2还配置有多个cc，用于载波聚合(carrier aggregation，ca)下的数据传输。在一个示例中，收发器1是基站，收发器2是ue，波束管理是下行bm；又如收发器1为ue，收发器2为基站，波束管理为上行bm。bm-rs可以是ssb、csi-rs、用于跟踪的csi-rs、物理下行链路共享信道(physical downlink shared channel，pdsch)解调参考信号(demodulation reference signal，dmrs)，或物理上行链路共享信道(physical uplink shared channel，pusch)dmrs。
27.在步骤312中，收发器2接收来自收发器1的bm-rs并相应地执行信道测量和信道估计。在一个实施例中，收发器2在第i个cc上使用rx波束b扫描波束w
rf,b
以接收信号ri，并计算与一个或几个(n
cc
个)接收cc相关联的波束成形信道质量m
i,b
。
28.m
i,b
＝f1(w
rf,b
,ri)
29.其中
30.i＝0,1,
…
,n
cc-1是cc的索引
31.b＝0,1,
…
,n
beam-1是rx波束的索引
32.n
cc
是ca下的cc总数
33.n
beam
是rx波束的总数
34.在步骤313中，收发器2基于一定的标准选择多个cc用于波束管理和优化计算。例如，该标准可以包括具有较小索引值的cc、具有更好或更弱信道质量(基于snr/rsrp)的cc、以及具有更多上行链路和下行链路(ul/dl)交集的cc中的至少一个。注意，步骤312和步骤313的顺序可以颠倒，特别是如果cc选择标准不依赖于信道测量。
35.在步骤314中，收发器2从选定数量的cc上的波束成形信道质量m
combine
导出(例如，基于函数f3)波束向量，例如最佳波束w
rf,opt
，并且w
rf,opt
是载波权重因子ai和波束成形信道质量m
i,b
的函数(f2)：
[0036][0037]wrf,opt
＝f3(m
combine
)
[0038]
其中
[0039]mi,b
是第i个cc上rx波束b的波束成形信道质量
[0040]ai
是第i个cc的载波权重因子
[0041]mcombine
是选定数量的cc上的波束成形信道质量
[0042]
信道质量m
i,b
是基于信道测量来确定的。在第一示例中，cc上的信道测量与关于cc的信道质量的指示符相关联。在第二示例中，cc上的信道测量至少基于以下之一：信噪比(signal to noise ratio，snr)、参考信号接收功率(reference signal received power，rsrp)、信噪比和干扰(signal-to-noise and interference，sinr)、吞吐量、误码率、误块率、干扰功率、噪声功率、波束成形增益、互信息、接收信号强度指示(receive signal strength indicator，rssi)、参考信号接收质量(reference signal received quality，rsrq)、相应cc的接收信号编码功率(received signal code power，rscp)。
[0043]
cci的载波权重因子(ai)可以是以下一项或多项的函数：第i个cc(n_(n
re,i
))的接收bm-rs re的数量，第i个cc的接收到的pdsch dmrs re的数量，第i个cc的snr，第i个cc的rsrp，以及与第i个cc的信道质量相关的任何其他指标。在步骤315中，收发器2应用波束向量，例如最佳波束w
rf,opt
用于随后的dl数据接收和/或ul数据传输。
[0044]
请注意，传统上，载波权重因子与每个相应cc的最大pdsch带宽成正比，原因是有利于具有较大pdsch带宽的cc。然而，如果ue从具有更大pdsch带宽的cc中看到rxu不平衡，那么这样的设计仍然有利于具有更大带宽的cc。根据一个新颖的方面，所提出的载波权重因子与每个对应cc的bm rs re的数量成比例。在图3的示例中，载波权重因子等于其中n
re,i
是第i个cc的bm rs re的数量，)是bm-rs re的总数。
[0045]
在一个实施例中，根据一个新颖的方面，可以使用用于数据接收和传输的bm-rs获得最佳波束，例如awv。在基于ofdma下行链路的3gpp nr系统中，无线电资源在时域上被划分为多个时隙，每个时隙由多个ofdm符号组成。根据系统带宽，每个ofdma符号还包括频域
中的多个ofdma子载波。对于下行链路信道，pdsch是nr中主要承载数据的下行链路信道，而pdcch用于承载下行链路控制信息。对于无线电资源管理(radio resource management，rrm)测量，ue被配置为测量ssb和/或csi-rs。对于基于dl的bm，bs侧为ue提供了测量bs波束和ue波束的不同组合的波束成形信道的机会。
[0046]
在dl波束管理的一个示例中，gnb在时隙n中的预定义ofdm符号中发送bm-rs。在接收到bm-rs后，ue考虑多个cc的信道测量获得最佳的ue rx awv(w
rf,opt
)。然后可以在后续的dl数据接收中使用最佳ue rx awv以提高性能。例如，w
rf,opt
可以被ue用于在时隙n+x、时隙n+x+1等中用于下行链路数据接收的模拟波束成形，等等。更具体地，将与相应cc的bm-rs re的数量成比例的载波权重因子应用于测量的信道质量，然后使用其导出最佳的w
rf,opt
。类似的例子可以应用于上行链路波束管理。
[0047]
图4是根据一个新颖方面的跨cc信道测量和波束优化的方法的流程图。在步骤401中，第一收发器接收从第二收发器发送的用于参考信号测量的bm-rs，其中第一收发器包括应用模拟波束成形的天线阵列。在步骤402中，第一收发器基于接收到的bm-rs针对载波聚合下的多个cc执行信道测量。在步骤403中，第一收发器从一组选择的cc上的信道测量导出波束向量，其中波束向量是从应用了相应cc的载波权重因子的一组选择的cc的信道测量中获得。在步骤404中，第一收发器在后续数据接收或传输中应用波束向量。
[0048]
尽管为了指导的目的结合某些具体实施例描述了本发明，但是本发明不限于此。因此，在不脱离根据权利要求中所阐述的本发明的范围的情况下，可以实践所描述的实施例的各种特征的各种修改、改编和组合。

技术特征：
1.一种跨分量载波波束管理方法，包括：由第一收发器接收从第二收发器发送的用于参考信号测量的波束管理参考信号(bm-rs)，其中所述第一收发器包括应用了模拟波束成形的天线阵列；基于接收到的所述bm-rs对载波聚合下的多个分量载波(cc)执行信道测量；从一组选择的cc上的所述信道测量导出波束向量，其中所述波束向量是从应用了相应cc的载波权重因子的所述一组选择的cc的所述信道测量中获得；以及将所述波束向量应用在所述第一收发器的后续数据接收或传输中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述bm-rs是同步信号块(ssb)、信道状态信息参考信号(csi-rs)、用于跟踪的csi-rs、物理下行链路共享信道(pdsch)解调参考信号(dmrs)和物理上行链路共享信道(pusch)dmrs中的一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一组选择的cc基于包括cc索引、cc信道质量和上行链路或下行链路(ul/dl)cc的交集的标准中的至少一个。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，cc上的所述信道测量与关于所述cc的信道质量的指示符相关联。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，cc上的所述信道测量基于信噪比(snr)、参考信号接收功率(rsrp)、信噪比和干扰(sinr)、吞吐量、误码率、误块率、干扰功率、噪声功率、波束成形增益、互信息、接收信号强度指示符(rssi)、参考信号接收质量(rsrq)，以及接收信号码功率(rscp)中的至少一个。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相应cc的所述载波权重因子基于所述相应cc的接收到的bm-rs资源元素(re)的数量。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相应cc的所述载波权重因子基于所述相应cc的接收到的物理下行链路共享信道(pdsch)解调参考信号(dmrs)资源元素(re)的数量。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相应cc的所述载波权重因子基于所述相应cc的信噪比(snr)或参考信号接收功率(rsrp)。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相应cc的所述载波权重因子基于与所述相应cc的信道质量相关的指示符。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述波束向量是应用于所述天线阵列的天线权重向量(awv)。11.一种跨分量载波波束管理设备，包括：第一收发器，接收从第二收发器发送的用于参考信号测量的波束管理参考信号(bm-rs)以，其中所述第一收发器包括应用了模拟波束成形的天线阵列；信道测量电路，基于接收到的bm-rs对载波聚合下的多个分量载波(cc)执行信道测量；波束成形电路，从一组选择的的cc上的所述信道测量中导出波束向量，其中所述波束向量是从应用了相应cc的载波权重因子的所述一组选择的cc的信道测量中获得；以及天线阵列，在所述第一收发器的后续数据接收或传输中应用所述波束向量。12.根据权利要求11所述的跨分量载波波束管理设备，其特征在于，所述bm-rs是同步信号块(ssb)、信道状态信息参考信号(csi-rs)、用于跟踪的csi-rs、物理下行链路共享信道(pdsch)解调参考信号(dmrs)和物理上行链路共享信道(pusch)dmrs中的一种。13.根据权利要求11所述的跨分量载波波束管理设备，其特征在于，所述一组选择的cc
基于包括cc索引、cc信道质量和上行链路或下行链路(ul/dl)cc的交集的标准中的至少一个。14.根据权利要求11所述的跨分量载波波束管理设备，其特征在于，cc上的所述信道测量与关于所述cc的信道质量的指示符相关联。15.根据权利要求11所述的跨分量载波波束管理设备，其特征在于，cc上的所述信道测量基于信噪比(snr)、参考信号接收功率(rsrp)、信噪比和干扰(sinr)、吞吐量、误码率、误块率、干扰功率、噪声功率、波束成形增益、互信息、接收信号强度指示符(rssi)、参考信号接收质量(rsrq)，以及接收信号码功率(rscp)中的至少一个。16.根据权利要求11所述的跨分量载波波束管理设备，其特征在于，相应cc的所述载波权重因子基于所述相应cc的接收到的bm-rs资源元素(re)的数量。17.根据权利要求11所述的跨分量载波波束管理设备，其特征在于，相应cc的所述载波权重因子基于所述相应cc的接收到的物理下行链路共享信道(pdsch)解调参考信号(dmrs)资源元素(re)的数量。18.根据权利要求11所述的跨分量载波波束管理设备，其特征在于，相应cc的所述载波权重因子基于所述相应cc的信噪比(snr)或参考信号接收功率(rsrp)。19.根据权利要求11所述的跨分量载波波束管理设备，其特征在于，相应cc的所述载波权重因子基于与所述相应cc的信道质量相关的指示符。20.根据权利要求11所述的跨分量载波波束管理设备，其特征在于，所述波束向量是应用于所述天线阵列的天线权重向量(awv)。

技术总结
提出了一种跨分量载波(Cross-CC)波束管理方法。收发器使用多个CC的信道测量来获得波束向量，从而可以通过利用宽带信道来实现更好的性能。收发器通过使用应用了载波权重因子的一组选择的CC的信道测量来导出波束向量。收发器利用所选CC组的波束管理参考信号(BM-RS)导出波束向量，例如最佳波束。在一个实施例中，载波权重因子可以是每个CC的BM-RS RE的数量。在另一个实施例中，信道测量可以是SNR/RSRP，并且载波权重因子可以是每个CC的SNR/RSRP。且载波权重因子可以是每个CC的SNR/RSRP。且载波权重因子可以是每个CC的SNR/RSRP。


技术研发人员：陈威任 李亚波 李重佑 潘家贤 谢维轩 行大钧 邱枫
受保护的技术使用者：联发科技股份有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/7/11