[發明專利]小區/無線網絡的波束管理方法

有效

• 申請號: 201580054761.8
• 申請日: 2015-10-08
• 公開（公告）號: CN106797239B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 陳儒雅
• 申請（專利權）人: 聯發科技股份有限公司
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04;H01Q3/26
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤;湯在彥

本發明提出一種小區/網絡中的波束管理方法。運行在Ka或更高頻段的小區/無線網絡需要使用方向性天線(或通過基于陣列的波束成形)以補償服務路徑損失。維護天線指向和追蹤準確性在通信過程的許多階段是基本關鍵的。通過使用上行鏈路導頻信號以用于波束校準，與UE端的切換波束成形以及BS端的自適應波束成形結合，可實現有效的波束管理，減少負載、復雜度以及成本。

相關申請的交叉引用

本申請的權利要求范圍依據35U.S.C.§119要求如下申請的優先權：2014年10月7日遞交的申請號為62/060,786，標題為“Beam Administration Methods for Cellular/Wireless Networks”的美國臨時案，以及2015年9月29日遞交的申請號為14/868,705的美國臨時案。在此合并參考上述美國臨時申請案的全部內容。

技術領域

本發明有關于無線通信，更具體地，有關于毫米波(Millimeter Wave，mmW)波束形成(beamforming)系統中的波束管理方法。

背景技術

移動載波遭遇的帶寬短缺問題引發了對3G與300GHz之間未充分利用的毫米波頻譜進行開發以用于下一代寬頻蜂窩通信網。毫米波頻帶的可用頻譜比傳統蜂窩系統的大兩百倍。毫米波無線網絡使用與窄波束(narrow beam)的定向通信并支持數千兆位(multi-gigabit)的數據速率。尚未充分利用的毫米波頻譜具有從1mm到100mm的波長范圍。毫米波頻譜的極小波長可使大量的小型化天線(miniaturized antenna)放置在小的區域內。這樣的小型化天線可通過電可控陣列(electrically steerable array)產生定向傳送而形成高波束形成增益。

隨著毫米波半導體電路的最新進展，毫米波無線系統已經成為真正落實可行的解決方案。然而，對于定向傳輸的嚴重依賴和傳播環境的脆弱性對毫米波網絡提出了特殊的挑戰。一般而言，移動網絡系統設計為要實現以下目標：1)同時服務具有廣泛動態操作狀況的多個用戶；2)對于信道變化、流量負載及不同QoS需求具有魯棒性；3)資源(例如帶寬和功率)的有效利用。然而波束形成增加了實現這些目標的難度。

保持天線指向(pointing)和追蹤(tracking)的精確度在通信流程的多個階段是很關鍵的。原則上，波束管理/訓練機制確保基站(base station，BS)波束和用戶裝置(userequipment，UE)被校準以用于數據通信，其中，波束管理/訓練機制包括初始波束校準(alignment)或后續波束追蹤。在無線或移動通信網絡中假設分層層級波束模式(pattern)。不同的波束形成器(beamformer)可具有不同的空間解析度。例如，扇形(sector)天線可具有較短但較寬的空間覆蓋，而波束形成天線可具有較長但較窄的空間覆蓋。為提供適度的陣列增益，可需要大量的陣列元件。

具有兩種波束形成：切換波束形成和自適應波束形成。自適應波束形成意味著數字波束形成(digital beamforming)。自適應波束形成的復雜度高且具有靈活的波束模式，而波束校準時間是可接受的。切換波束形成是模擬或混合波束形成。切換波束形成的復雜度低，然而波束模式并不是靈活的且波束校準時間長。因此需要尋找波束管理方法以執行BS和UE的波束校準和波束追蹤。

發明內容

本發明提出一種小區/網絡中的波束管理方法。運行在Ka或更高頻段的小區/無線網絡需要使用方向性天線(或通過基于陣列的波束成形)以補償服務路徑損失。維護天線指向和追蹤準確性在通信過程的許多階段是基本關鍵的。通過使用上行鏈路導頻信號以用于波束校準，與UE端的切換波束成形以及BS端的自適應波束成形結合，可實現有效的波束管理，減少負載、復雜度以及成本。