階層式波束形成方法及其基站與用戶設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及階層式波束形成方法及其基站與用戶設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的進步，使用毫米波(Millimeter Wave，簡稱mmWave)的無線通信技術(shù)依然存在一些技術(shù)困難。基本上，使用毫米波首先面對的在于傳播過程中可能遇到波能嚴重衰減，這跟毫米波通信系統(tǒng)操作于高頻帶并使用相當大的帶寬進行通信有非常大的關(guān)聯(lián)。進一步來說，相較于現(xiàn)今普遍使用的第三代(3G)或第四代(4G)通信系統(tǒng)，毫米波通信系統(tǒng)使用相對高頻的頻段來進行通信?？梢灾赖氖牵邮諜C所接收到的電磁波能量強弱會與信號傳送距離的平方成反比并與電磁波信號的波長成正比，于是毫米波通信系統(tǒng)將會因為使用短波長的高頻信號而大幅提升信號能量衰減的幅度。并且，高頻信號的使用也將造成天線孔徑驟降，并可能導(dǎo)致毫米波通信系統(tǒng)中的傳送信號的信號能量遞減。
[0003]再者，由于使用高頻段的電磁波信號，因此毫米波通信系統(tǒng)中收發(fā)信號穿透障礙物的能力明顯降低。一般來說，對于毫米波通信系統(tǒng)來說，系統(tǒng)效能對于信號傳送路徑中的障礙物非常敏感。即信號傳輸?shù)闹币曅?Line of Sight，L0S)與非直視性(Non Line ofSight，NL0S)屬于非常重要的考慮。另外，雨天、空氣中的氧氣跟水蒸氣等等也都會吸收掉毫米波能量。除此之外，為了達到高數(shù)據(jù)傳輸效率，毫米波通信系統(tǒng)使用相當大的帶寬(例如500MHz?IGHz)進行數(shù)據(jù)傳輸，此舉也將大幅提高噪聲能量并因此降低信噪比。因此，為了確保通信質(zhì)量，毫米波通信系統(tǒng)中的收發(fā)器通常需要使用到多天線波束成形技術(shù)來改善信號能量衰減用以增益收發(fā)信號的效能。
[0004]—般來說，相關(guān)技術(shù)是在基站/用戶設(shè)備上配置包括多個天線的天線陣列，藉由控制這些天線讓基站/用戶設(shè)備可產(chǎn)生具有指向性的波束。藉由天線陣列所達成的波束形成技術(shù)是影響毫米波無線通信系統(tǒng)的效能的關(guān)鍵因素之一。進一步來說，由于基站/用戶設(shè)備所產(chǎn)生的波束具有可調(diào)整的波束指向與波束場型，因此波束的波束場型與波束指向?qū)⒅苯佑绊懟九c用戶設(shè)備之間是否可建立數(shù)據(jù)傳輸路徑。比如，基站可通過波束掃描來與用戶設(shè)備建立數(shù)據(jù)傳輸路徑，而所述波束掃描為基站于蜂窩小區(qū)內(nèi)依序朝不同方向發(fā)射涵蓋范圍有限的波束。因此，波束寬度與波束的涵蓋范圍也成為決定基站與用戶設(shè)備建立數(shù)據(jù)傳輸路徑所需耗費時間的重要因素之一。基此，如何藉由波束形成技術(shù)來提升毫米波無線通信系統(tǒng)的效能著實為本領(lǐng)域技術(shù)所關(guān)心的重要議題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本公開是關(guān)于階層式波束形成方法以及使用此方法的基站與用戶設(shè)備。
[0006]本公開提供一種階層式波束形成方法，適于一基站。所述方法包括:經(jīng)由多個粗波束分別利用對應(yīng)至各粗波束的超幀的超幀標頭來執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)登錄程序。從這些粗波束其中之一接收到關(guān)聯(lián)于網(wǎng)絡(luò)登錄程序的成功訊息。經(jīng)該選定粗波束的指向范圍之內(nèi)的多個細波束執(zhí)行用戶鏈路連線，以利用分別對應(yīng)至細波束的多個基本幀的幀標頭從細波束中決定選定細波束，并利用選定細波束所對應(yīng)的基本幀的分組傳輸區(qū)段進行數(shù)據(jù)分組傳輸。
[0007]本公開提供一種基站，其包括收發(fā)器電路以及處理電路。收發(fā)器電路經(jīng)配置用以傳送與接收無線信號。處理電路耦接至收發(fā)器電路，且經(jīng)配置以執(zhí)行下列操作:經(jīng)由多個粗波束分別利用對應(yīng)至各粗波束的超幀的超幀標頭來執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)登錄程序。從這些粗波束其中之一接收到關(guān)聯(lián)于網(wǎng)絡(luò)登錄程序的成功訊息。經(jīng)選定粗波束的指向范圍之內(nèi)的多個細波束執(zhí)行用戶鏈路連線，以利用分別對應(yīng)至細波束的多個基本幀的幀標頭從細波束中決定選定細波束，并利用選定細波束所對應(yīng)的基本幀的分組傳輸區(qū)段進行數(shù)據(jù)分組傳輸。
[0008]本公開提供一種階層式波束形成方法，適于一用戶設(shè)備。所述方法包括下列步驟:經(jīng)由多個粗波束分別利用對應(yīng)至各粗波束的超幀的超幀標頭來執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)登錄程序。響應(yīng)于藉由粗波束中的選定粗波束傳送關(guān)聯(lián)于網(wǎng)絡(luò)登錄程序的成功訊息，而藉由選定粗波束接收網(wǎng)絡(luò)登錄完成訊息。經(jīng)該選定粗波束的指向范圍之內(nèi)的多個細波束執(zhí)行用戶鏈路連線，以利用分別對應(yīng)至細波束的多個基本幀的幀標頭從細波束中決定選定細波束，并利用選定細波束所對應(yīng)的基本幀的分組傳輸區(qū)段進行數(shù)據(jù)分組傳輸。
[0009]本公開提供一種用戶設(shè)備，其包括收發(fā)器電路以及處理電路。收發(fā)器電路經(jīng)配置用以傳送與接收無線信號。處理電路耦接至收發(fā)器電路，且經(jīng)配置以執(zhí)行下列操作:經(jīng)由多個粗波束分別利用對應(yīng)至各粗波束的超幀的超幀標頭來執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)登錄程序。響應(yīng)于藉由粗波束中的選定粗波束傳送關(guān)聯(lián)于網(wǎng)絡(luò)登錄程序的成功訊息，而藉由選定粗波束接收網(wǎng)絡(luò)登錄完成訊息。經(jīng)該選定粗波束的指向范圍之內(nèi)的多個細波束執(zhí)行用戶鏈路連線，以利用分別對應(yīng)至細波束的多個基本幀的幀標頭從細波束中決定選定細波束，并利用選定細波束所對應(yīng)的基本幀的分組傳輸區(qū)段進行數(shù)據(jù)分組傳輸。
[0010]基于上述，本公開中的基站與用戶設(shè)備可通過波束寬度較大的粗波束來執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)登錄程序，并通過波束寬度較小的細波束來進行數(shù)據(jù)分組傳輸。再者，本公開更提出一種超幀的幀格式，基站與用戶設(shè)備可利用經(jīng)由粗波束所傳輸?shù)某瑤某瑤瑯祟^來執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)登錄程序，而超幀內(nèi)的多個基本幀經(jīng)由對應(yīng)的細波束來傳輸并用以傳輸數(shù)據(jù)分組。
[0011]為讓本公開的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0012]附圖包含于本文中以便于進一步理解本公開，且并入于本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分?！靖綀D說明】本公開的實施例，并與描述一起用以解釋本公開的原理。
[0013]圖1A為說明根據(jù)本公開的范例性實施例的基站的方塊圖。
[0014]圖1B為說明根據(jù)本公開的范例性實施例的用戶設(shè)備的方塊圖。
[0015]圖2A與2B為說明根據(jù)本公開的范例性實施例的階層式波束形成方法的示意圖。
[0016]圖3A為說明根據(jù)本公開的范例性實施例的基站操作階層式波束形成方法的流程圖。
[0017]圖3B為說明根據(jù)本公開的范例性實施例的用戶設(shè)備操作階層式波束形成方法的流程圖。
[0018]圖4A為說明根據(jù)本公開的范例性實施例的超幀的示意圖。
[0019]圖4B為說明根據(jù)本公開的范例性實施例的基本幀的示意圖。
[0020]圖4C為說明根據(jù)本公開的范例性實施例的基本幀的示意圖。
[0021]圖5為說明根據(jù)本公開的范例性實施例的幀結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0022]圖6為說明根據(jù)本公開的范例性實施例的細波束傳輸?shù)氖疽鈭D。
[0023]圖7為說明根據(jù)本公開的范例性實施例的基站操作階層式波束形成方法的流程圖。
[0024]圖8為說明根據(jù)本公開的范例性實施例的用戶設(shè)備操作階層式波束形成方法的流程圖。
[0025]【符號說明】
[0026]100:基站
[0027]200:用戶設(shè)備
[0028]110、210:收發(fā)器電路
[0029]120、220:處理電路
[0030]130、230:存儲器電路
[0031]140:波束形成單元
[0032]150、240:天線陣列
[0033]Cl:小區(qū)
[0034]Dl:順時鐘方向
[0035]42、53:超幀
[0036]421、410、63:超幀標頭
[0037]422_1 ?421_(G*N)、500:基本幀
[0038]420:上行/下行傳輸區(qū)段
[0039]TCB:粗波束發(fā)送期間
[0040]TFB:細波束發(fā)送期間
[0041]423_1、423_2、501:幀標頭
[0042]424_1、424_2、502:分組傳輸區(qū)段
[0043]Tframe:幀為期時間
[0044]Tifcq:細波束搜尋期間
[0045]Tpacket:分組傳輸期間
[0046]Tsuperframe:超幀為期時間
[0047]PCB:粗波束周期
[0048]PFB:細波束周期
[0049]61:幀結(jié)構(gòu)
[0050]S310 ?S360、S710 ?S770:步驟
【具體實施方式】
[0051]以下，參考伴隨的圖示，詳細說明依據(jù)本公開的實施例，從而使本領(lǐng)域技術(shù)人員易于了解。所述的發(fā)明創(chuàng)意可以采用多種變化的實施方式，當不能只限定于這些實施例。本公開省略已熟知部分(well-known part)的描述，并且相同的參考號于本公開中代表相同的元件。
[0052]在本公開中，術(shù)語“基站”(BS)可表示各種實施例，其例如是可包含(但不限于)家用演進型節(jié)點B(Home Evolved Node B，HeNB)、eNB、進階基站(advanced base stat1n，ABS)、基地收發(fā)器系統(tǒng)(base t