在基于波束成形的無線通信系統(tǒng)中的上行鏈路功率控制方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本公開涉及無線通信系統(tǒng)，并且具體地，涉及基于波束成形操作的無線通信系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 為了滿足不斷增長的無線數(shù)據(jù)流量需求，無線通信系統(tǒng)已被開發(fā)以支持更高的數(shù) 據(jù)速率。對于數(shù)據(jù)速率的增加，無線通信系統(tǒng)已演進以基于諸如正交頻分多址（OFDMA)和 多輸入多輸出（M頂0)的通信技術來改善頻譜效率。
[0003] 最近，對于智能電話和平板型計算機的需求增加和需要大量流量的應用的數(shù)目的 爆炸性增長加速了對數(shù)據(jù)流量的需求。然而，對無線數(shù)據(jù)流量的驚人需求可能無法只通過 頻譜效率的改善來滿足。因此，對于使用毫米波頻帶的無線通信系統(tǒng)的興趣日益增加。
[0004] 支持使用毫米波頻帶的無線通信的系統(tǒng)可能遭受由于毫米波頻帶的頻率特性而 導致的傳播損耗（諸如路徑損耗和回波損耗）上的增加。因為傳播損耗上的增加，無線電 波的到達距離減小，這導致了覆蓋的減少。因此，已考慮通過使用波束成形（beamforming) 技術來實施使用毫米波頻帶的無線通信系統(tǒng)。當使用波束成形技術時，能夠通過減輕無線 電波的路徑損耗來增加無線電波的到達距離以及覆蓋。換言之，毫米波的無線移動通信系 統(tǒng)需要使用波束成形技術，以便減輕毫米波頻帶中的高傳播損耗。而且，波束成形技術需要 被應用于所有情況，以便減少數(shù)據(jù)信號和控制信號之間的失配。
[0005] 電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE)802. Ilad :"非常高的吞吐量60GHz"所建議的波束 形成技術包括兩個階段：扇區(qū)級掃描（Sector Level Sweep，SLS)和波束精化協(xié)議（Beam Refine Protocol，BRP)。IEEE 802. Ilad 是無線局域網(wǎng)（WLAN)標準，其在 60GHz 毫米波頻 帶中提供半徑為10至20米的很小的服務區(qū)域。為了克服毫米波頻帶所遭遇的波傳播問題， 使用了波束成形。
[0006] 在SLS階段期間，將執(zhí)行波束成形的站（station，STA)在不同方向上反復地發(fā) 送相同的扇區(qū)幀，并且對等STA通過準全向天線接收扇區(qū)幀以及發(fā)送關于具有最高敏感度 (sensitivity)的方向的反饋。因此，該STA可以通過從對等STA獲得關于具有最高靈敏度 的方向的信息來執(zhí)行波束成形。在BRP階段期間，在SLS階段之后兩個STA之間的Tx和Rx 波束方向被精細地調整，從而增加 Tx和Rx的波束成形增益。一般地，在SLS階段期間在兩 個STA檢測到最佳Tx波束之后，它們在BRP階段期間搜索與最佳Tx波束匹配的最佳Rx波 束。
[0007] 與毫米波無線通信系統(tǒng)相比，現(xiàn)有第二代（2G)到第四代（4G)蜂窩通信系統(tǒng)被設 計成在低于IGHz (sub-lGHz)或1至3GHz頻帶中、以等向或全向的方式來發(fā)送和接收控制 信道和數(shù)據(jù)。然而，一些資源通過數(shù)字波束成形、可選擇地分配給滿足特定信道條件的用 戶。已進行研究以在現(xiàn)有蜂窩系統(tǒng)中通過利用信道的多徑傳播特性以及基于多發(fā)送和接收 天線（諸如多輸入多輸出（MM)))的Tx/Rx分集，來達到額外的性能增益。
[0008] 同時，由于上述信道特征以及在極高的頻帶（如毫米波頻帶）中的發(fā)送/接收波 束成形的使用，導致信道的多徑傳播被減輕。因此，可以實現(xiàn)波束成形增益，但難以支持Tx/ Rx分集。相應地，之前的研究受限于波束成形權重系數(shù)的確定，該系數(shù)通過最大化波束成形 期間的波束成形增益來最優(yōu)化諸如信噪比（SNR)的性能指標。
[0009] 使用上述波束成形技術的無線通信系統(tǒng)可以通過最大化波束成形增益來最優(yōu)化 諸如SNR的性能指標。然而，使用波束成形技術的無線通信系統(tǒng)幾乎不能獲得分集增益，因 為多徑傳播的特征被減少了。此外，使用波束成形技術的無線通信系統(tǒng)可能因為移動站的 移動性或信道狀態(tài)以及由于波束測量/選擇之后實際分配的延遲所導致的波束信息失配， 而變得在功能上對波束成形敏感。使用波束成形的無線移動通信系統(tǒng)，由于應用波束成形 而導致的強方向性，而對信道衰落和障礙物變得敏感。因此，使用波束成形技術的無線移動 通信系統(tǒng)可以考慮信道狀態(tài)或可用資源的特性，而不同地使用具有不同波束寬度以及波束 增益的一個或多個波束圖案（beam pattern)。
[0010] 不支持MMO的無線千兆（WiGig)是基于基本上在一個RF路徑或RF鏈中的、通過 多個射頻（RF)/天線元件的模擬陣列的波束成形來實現(xiàn)的。對于波束成形，發(fā)送器在多個 方向上掃描（swe?。┨囟úㄊ鴪D案的波束，并且接收器選擇具有最高信號強度的波束并向 發(fā)送器發(fā)送關于所選擇的波束的反饋。這個技術一般可以用于在幾米的短距離中具有視距 (LOS)信道路徑、無需移動性的室內環(huán)境。在特征在于每小時數(shù)萬公里的移動性、快速終端 切換、障礙物引起的非視距（NLOS)路徑特性、或者信道衰落所導致的迅速改變的信道狀態(tài) 的室外無線移動通信環(huán)境中，形成具有方向性的狹窄波束、在特定方向上最大化波束增益 的波束成形只能夠增加由于歸因于用戶環(huán)境的性能退化所導致的敏感度。因此，可以設計 如下系統(tǒng)，其中，考慮信道狀態(tài)或可用資源的特性而不同地使用具有不同波束寬度以及波 束增益的一個或多個波束圖案。
[0011] 然而，在使用具有不同波束寬度以及波束增益的一個或多個波束圖案的情況下， 由于根據(jù)相應波束圖案在波束寬度和波束增益之間的折中，波束之間的增益差在特定方向 上發(fā)生。因此，需要考慮如下操作：在實際鏈路適配或上行鏈路功率控制中，根據(jù)波束圖案 之間的差異而對波束增益差進行補償。

【發(fā)明內容】

[0012] 解決問題的方案
[0013] 為了克服以上討論的缺陷，一主要方面將提供基于波束成形的無線通信系統(tǒng)中的 UL功率控制方法和裝置。
[0014] 本公開的另一方面將提供，用于在使用具有不同波束寬度和波束增益的一個或多 個波束圖案執(zhí)行關于上行鏈路和下行鏈路的發(fā)送和接收的基于波束成形的無線通信系統(tǒng) 中，考慮到根據(jù)不同的Tx/Rx波束圖案的使用所致的波束增益差，有效地執(zhí)行功率控制的 方法和裝置。
[0015] 根據(jù)本公開的一方面，一種用于在無線通信系統(tǒng)中操作移動站（MS)的方法包括： 確定針對基站（BS)的下行鏈路（DL)發(fā)送（Tx)波束和上行鏈路（UL)接收（Rx)之間的增 益差值被補償?shù)腢L發(fā)送（Tx)功率值；以及基于所確定的UL Tx功率值來發(fā)送UL信號。
[0016] 根據(jù)本公開的另一方面，一種無線通信系統(tǒng)中的移動站（MS)裝置包括：功率控制 單元，用于確定針對基站（BS)的下行鏈路（DL)發(fā)送（Tx)波束和上行鏈路（UL)接收（Rx) 之間的增益差異值被補償?shù)腢L發(fā)送（Tx)功率值；以及發(fā)送單元，用于基于所確定的UL Tx 功率值來發(fā)送UL信號。
[0017] 根據(jù)本公開的另一方面，一種用于在無線通信系統(tǒng)中操作基站（BS)的方法包括： 發(fā)送關于BS的下行鏈路（DL)發(fā)送（Tx)波束和下行鏈路（DL)接收（Rx)波束之間增益差 值的信息；以及接收由MS基于針對DL Tx波束和UL Rx波束之間的增益差值被補償?shù)腢L Tx功率值而發(fā)送的UL信號。
[0018] 根據(jù)本公開的另一方面，一種無線通信系統(tǒng)中的基站（BS)裝置包括：發(fā)送單元， 發(fā)送關于該BS的下行鏈路（DL)發(fā)送（Tx)波束和上行鏈路（UL)接收（Rx)波束之間的增 益差值的信息；以及接收單元，用于接收由MS基于針對DL Tx波束和UL Rx波束之間的增 益差值被補償?shù)腢L Tx功率值而發(fā)送的UL信號。
[0019] 根據(jù)本公開的另一方面，一種無線通信系統(tǒng)中用于操作移動站（MS)的方法包括： 確定針對MS的下行鏈路（DL)接收（Rx)波束和上行鏈路（UL)發(fā)送（Tx)波束之間的增益 差值被補償?shù)腢L發(fā)送功率值；以及基于所確定的UL Tx功率值來發(fā)送UL信號。
[0020] 根據(jù)本公開的另一方面，一種無線通信系統(tǒng)中的移動站（MS)裝置包括：功率控制 單元，被配置為確定針對MS的下行鏈路（DL)接收（Rx)波束和上行鏈路（UL)發(fā)送（Tx)波 束之間的增益差值被補償?shù)腢L發(fā)送功率值；以及發(fā)送單元，被配置為基于所確定的UL Tx 功率值來發(fā)送UL信號。
[0021] 根據(jù)本公開的另一方面，一種用于在無線通信系統(tǒng)中操作基站（BS)的方法包括： 接收基于針對移動站（MS)的下行鏈路（DL)接收（Rx)波束和上行鏈路（UL)發(fā)送（Tx)波 束的增益差值被補償?shù)腢L Tx功率值而發(fā)送的UL信號。
[0022] 根據(jù)本公開的另一方面，一種無線通信系統(tǒng)中的基站（BS)裝置包括：接收單元， 被配置為，接收由MS基于針對下行鏈路（DL)發(fā)送（Tx)波束和上行鏈路（UL)接收（Rx)波 束之間的增益差值被補償?shù)腢L Tx功率值而發(fā)送的UL信號。
[0023] 在對下面的【具體實施方式】進行描述之前，對貫穿本專利文件中所使用的某些詞和 短語的定義進行闡明是有利的：術語"包括（include)"和"包含（comprise)"以及其派生 詞意味著包括而不是限制；術語"或"是包含性的，意味著和/或；短語"與……相關聯(lián)"和 "與其相關聯(lián)"以及派生詞可以意味著包括、被包括在內、與……互連，包含，被包含在內、連 接到或與......連接、親合到或與......親合、可與......通信、與......合作、交錯（interleave)、 并列（juxtapose)、接近于…、綁定到或與......綁定、具有、具有…屬性等；并且術語"控制 器"指的是控制至少一個操作的任一設備、系統(tǒng)或其部分，這種設備可以實現(xiàn)在可由硬件、 固件或軟件、或者硬件、固件或軟件中的至少兩個的一些組合實現(xiàn)中。應該注意到，與任一 特定控制器相關聯(lián)的功能可以本地地或遠程地集中或分布。提供特定詞匯和短語的定義以 用于本專利文件的通篇文檔，本領域普通技術人員應當理解，即便不是在大多數(shù)情況下，那 么在許多情況下，這些定義也適用于現(xiàn)有的以及將來的對這些所定義詞匯和短語的使用。
【附圖說明】
[0024] 為了更全面地理解本公開及其優(yōu)點，現(xiàn)提供結合附圖的以下描述，附圖中相同的 附圖標記代表相同的部件：
[0025] 圖1示出了本公開的實施例所適用的支持波束成形的BS發(fā)送器的配置；
[0026] 圖2A和圖2B示出使用多個Tx/Rx波束的BS和支持一個BS扇區(qū)之內的多個Rx/ Tx波束的MS之間的通信場景的示例；
[0027] 圖3A示出在如圖1所示的混合波束成形結構中，形成如圖2a中所示的將被用于 發(fā)送/接收參考信號的、具有窄寬度的多個波束的示例；
[0028] 圖3B示出在如圖1所示的混合波束成形結構中，形成如圖2B中所示的將被用于 發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的、具有寬寬度的波束的示例；
[0029] 圖4示出了本公開的實施例所適用的BS的配置；
[0030] 圖5示出了本公開的實施例所適用的MS的配置；
[0031] 圖6A是示出根據(jù)本公開的實施例的MS的Tx功率控制操作的流程圖；
[0032] 圖6B是示出根據(jù)本公開的另一實施例的MS的Tx功率控制操作的流程圖；
[0033] 圖7A是示出根據(jù)本公開的實施例的MS的參考信號接收和Tx功率控制操作的流 程圖；
[0034] 圖