波束对准的方法和基站

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119要求于2021年12月1日提交的申请号为63/284,691、题为“Compressive Sensing for Sub-THz Beam Alignment”的美国临时申请的优先权，其主题通过引用并入本申请。

技术领域

所公开的实施例总体上涉及无线通信，并且更具体地，涉及用于波束对准的方法和基站。

背景技术

在传统网络第三代合作伙伴计划(3rd generation partnership project，3GPP)5G新无线电(new radio，NR)中，基站(base station，BS)和用户设备(user equipment，UE)可以分别配备天线子阵列，并且可以有不止一个数据流从BS经由天线子阵列发送到UE。然而，对于数据流，如何在基站的天线子阵列和用户设备的天线子阵列之间更准确、更有效地执行波束对准需要进一步讨论。

发明内容

提供了用于波束对准的方法和BS。特别地，BS可以根据与公共坐标变换矩阵相关联的参考发射配置来确定发射配置。BS可以基于UE的发射配置向UE发送多个符号，以导出与信道矩阵相关联的矩阵。

根据本发明所提供的波束对准方法及基站可以实现在基站的天线子阵列和用户设备的天线子阵列之间更准确、更有效地执行波束对准。

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

附图说明了本发明的实施例，其中相同的数字表示相同的组件。

图1图示了根据本发明实施例的支持波束对准的示例性5G新无线电网络。

图2是根据本发明实施例的gNB和UE的简化框图。

图3图示了根据本发明实施例的消息传输的一个实施例。

图4图示了根据本发明的实施例的消息传输的一个实施例。

图5是根据本发明实施例的用于波束对准的方法的流程图。

图6是根据本发明实施例的用于波束对准的方法的流程图。。

具体实施方式

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。

图1图示了根据本发明的方面的支持波束对准的示例性5G NR网络100。5G NR网络100包括UE 110，该UE 110以通信方式连接到在接入网络120的许可频带(例如，mmWave的30GHz～300GHz)中操作的gNB 121，该接入网络120使用无线电接入技术(Radio AccessTechnology，RAT)(例如，5G NR技术)提供无线电接入。接入网络120通过NG接口连接到5G核心网络130，更具体地，通过NG用户平面部分(NG user-plane part，NG-u)连接到用户平面功能(User Plane Function，UPF)，并且通过NG控制平面部分(NG control-plane part，NG-c)连接到接入和移动管理功能(Access and Mobility Management Function，AMF)。一个gNB可以连接到多个UPF/AMF以实现负载共享和冗余。UE 110可以是智能手机、可穿戴设备、物联网(Internet of Things，IoT)设备和平板电脑等。或者，UE 110可以是插入或安装有笔记本电脑(Notebook，NB)或个人计算机(Personal Computer，PC)。数据卡包括调制解调器和射频收发器，以提供无线通信功能。

gNB 121可以为地理覆盖区域提供通信覆盖，其中经由通信链路101支持与UE 110的通信。5G NR网络100中所示的通信链路101可以包括从UE 110到gNB 121的UL传输(例如，在物理上行链路控制信道(Physical Uplink Control Channel，PUCCH)或物理上行链路共享信道(Physical Uplink Shared Channel，PUSCH)上)或从gNB 121到UE 110的下行链路(downlink，DL)传输(例如，在物理下行链路控制信道(Physical Downlink ControlChannel，PDCCH)或物理下行链路共享信道(Physical Downlink Shared Channel，PDSCH)上)。

图2是根据本发明实施例的gNB 121和UE 110的简化框图。对于gNB 121，天线197在网络下发送和接收无线电信号。天线197可以分离为天线子阵列。与天线耦接的射频(radio frequency，RF)收发器模块196从天线接收RF信号，将它们转换为基带信号并将基带信号发送到处理器193。RF收发器196还转换从处理器193接收的基带信号，将它们转换为RF信号，并发送到天线197。处理器193处理接收的基带信号并调用不同的功能模块和电路来执行gNB 121中的功能。存储器192包括易失性计算机可读存储及非易失性计算机可读存储介质，存储程序指令和数据190以控制gNB 121的操作。

类似地，对于UE 110，天线177在网络下发送和接收RF信号。天线177可以分离为天线子阵列。与天线耦接的RF收发器模块176从天线接收RF信号，将其转换为基带信号并将基带信号发送到处理器173。RF收发器176还将从处理器173接收到的基带信号转换为RF信号，并发送到天线177。处理器173处理接收的基带信号并调用不同的功能模块和电路来执行UE110中的特征。存储器172包括易失性计算机可读存储及非易失性计算机可读存储介质，存储程序指令和数据170以控制UE 110的操作。

虽然在图2中描绘了特定数量的天线177和197，但是可以设想在网络下可以引入任意数量的天线177和197。

gNB 121和UE 110还包括可以被实现和配置为执行本发明的实施例的若干功能模块和电路。在图2的示例中，gNB 121包括一组控制功能模块和电路180。波束对准处理电路182为UE 110处理波束对准和相关联的网络参数。配置和控制电路181提供不同的参数来配置和控制UE 110。UE 110包括一组控制功能模块和电路160。波束对准处理电路162处理波束对准和相关联的网络参数。配置和控制电路161处理来自gNB 121的配置和控制参数。

注意，不同的功能模块和电路可以通过软件、固件、硬件及其任意组合来实现和配置。当由处理器193和173(例如，经由执行程序代码190和170)执行时，功能模块和电路允许gNB 121和UE 110执行本发明的实施例。

图3图示了根据一个新颖方面的消息传输的一个实施例。特别地，gNB 121根据参考发射配置确定发射配置。参考发射配置是一种预配置：(1)与公共坐标变换矩阵相关联；(2)在gNB 121和UE 110中默认。

然后，gNB 121基于发射配置向UE 110发送多个符号1210。因此，UE 110导出与信道矩阵相关联的矩阵。与信道矩阵相关联的矩阵可用于在gNB 121和UE 110之间执行波束对准。

图4图示了根据一个新颖方面的消息传输的一个实施例。特别地，gNB 121根据参考发射配置确定发射配置。参考发射配置是一种预配置：(1)与公共坐标变换矩阵相关联；(2)在gNB 121和UE 110中默认。

更具体地，公共坐标变换矩阵是A

此外，发射配置是

在一些实施例中，gNB 121通过将发射配置

而1≤n≤M

然后，gNB 121通过天线子阵列发送多个波束对准训练符号1212。由于发射配置

更具体地说，根据虚拟角域(virtual angle domain，VAD)表示，信道矩阵H可以表示为：

而B

UE 110接收到多个波束对准训练符号1212后，根据多个波束对准训练符号1212确定测量结果Y。测量结果Y可以表示为：

而ρ

因此，因为

此外，由于

因此，由于UE 110已知Y、ρ

然后，UE 110发送与信道矩阵H相关联的矩阵

图5是根据一个新颖方面的从BS角度进行波束对准的方法的流程图。在步骤501中，BS根据与公共坐标变换矩阵相关联的参考发射配置确定发射配置。在步骤502中，BS基于UE的发射配置向UE发送多个符号以导出与信道矩阵相关联的矩阵。

图6是根据一个新颖方面的从BS角度进行波束对准的方法的流程图。在步骤601中，BS根据与公共坐标变换矩阵相关联的参考发射配置来近似发射配置。

在一些实施例中，参考发射配置包括

在一些实施例中，发射配置根据以下公式近似为参考发射配置：

而1

其中M

在步骤602中，BS基于UE的发射配置通过天线子阵列向UE发送多个波束对准训练符号，以根据以下公式推导与信道矩阵相关联的矩阵：

其中Y包括接收多个符号的测量结果，ρ

在步骤603，BS从UE接收与与信道矩阵相关联的矩阵有关的反馈信息。在步骤604中，基站根据反馈信息识别至少一个波束对链路。

在上述实施例中，讨论了BS的一个发射子阵列和UE的一个接收子阵列之间的波束对准。BS的多个发射子阵列和UE的多个接收子阵列之间的每个可能对的波束对准可以基于上述实施例的细节进一步执行。

特别地，BS的发射子阵列可用于在时间、频率、码域等的不同(例如，非重叠或正交)无线电资源中发送波束对准训练符号。一个发射子阵列的波束对准训练符号使用的无线电资源应指示给接收器(即UE)。

当BS的第t个发射子阵列用于发送波束对准训练符号时，UE的一个或多个接收子阵列同时用于进行上述实施例中描述的波束对准。更具体地，为了执行波束对准，UE的一个接收子阵列通过指示的无线电资源接收从BS的目标发射子阵列发送的波束对准训练符号。

尽管出于指导目的已经结合某些特定实施例描述了本发明，但是本发明不限于此。因此，在不背离如权利要求书所阐述的本发明的范围的情况下，可以实施所描述的实施例的各种特征的各种修改、修正和组合。