在毫米波宽带通信中增强可靠性的方法和装置制造方法
在毫米波宽带通信中增强可靠性的方法和装置制造方法
【专利摘要】无线网络中的网络节点执行用于增强无线通信中的可靠性的方法。该方法包括在第一网络节点确定与第二网络节点的当前链路断开。该方法也包括在第一网络节点试图恢复当前链路。该方法另外包括，一旦确定当前链路不可恢复，在第一网络节点根据多个切换规则中的一个建立与第二网络节点的新链路，在切换规则间切换规则根据优先级被排序。
【专利说明】在毫米波宽带通信中增强可靠性的方法和装置
【技术领域】
[0001] 本申请总体上涉及无线通信，并且更具体地，涉及在毫米波宽带通信中增强可靠 性的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 无线通信已经是近代史中最成功的革新中的一个。最近，无线通信服务的订户的 数量超过50亿并且继续快速增长。由于无线数据业务在智能电话和诸如平板机、"笔记本" 计算机、上网本和电子书阅读器之类的其他移动数据设备的消费者和商业中的增长的流行 性，对无线数据业务的需求快速地增加。为了满足移动数据业务中的高增长，无线电接口效 率和新的频谱的分配中的改善具有最高的重要性。
【发明内容】
[0003] 提供一种由无线网络中的网络节点使用的、用于增强无线通信中的可靠性的方 法。该方法包括在第一网络节点确定与第二网络节点的当前链路断开。该方法也包括在第 一网络节点试图恢复当前链路。该方法进一步包括：在确定当前链路不可恢复时，在第一网 络节点根据多个切换规则中的一个来建立与第二网络节点的新链路，在切换规则间切换规 则根据优先级被排序。
[0004] 提供一种被配置为增强无线网络中的可靠性的基站。基站包括被配置为确定与网 络节点的当前链路断开的处理器。处理器也被配置为试图恢复当前链路。处理器进一步被 配置为，在确定当前链路不可恢复时，根据多个切换规则中的一个来建立与网络节点的新 链路，在切换规则间切换规则根据优先级被排序。
[0005] 提供一种被配置为增强无线网络中的可靠性的移动站。移动站包括被配置为确定 与基站的当前链路断开的处理器。处理器也被配置为试图恢复当前链路。处理器进一步被 配置为，在确定当前链路不可恢复时，根据多个切换规则中的一个来建立与基站的新链路， 在切换规则间切换规则根据优先级被排序。
[0006] 在进行以下的本发明的【具体实施方式】之前，可以有利的是，阐述贯穿该专利文献 所使用的某些语词的定义：术语"包括"和"包含"以及其派生意指不进行限制的包括；术 语"或"是可兼的，意指和/或；字句"与...相关联的"和"与此相关联的"以及其派生可 以意指包括、被包括在内、与...互连、包含、被包含在内、连接到或与...连接、耦合到或 与...耦合、与...通信、与...协作、交织、并置、接近于、绑定到或与...绑定、具有、具 有...的属性等等；并且术语"控制器"意指控制至少一个操作的任何设备、系统或其部分， 这样的设备可以实施在硬件、固件或软件或者其至少两个的某组合中。应当注意到，与任何 特定控制器相关联的功能不管是本地还是远程的都可以是集中的或分布的。贯穿该专利文 献来提供对于某些语词的定义，那些本领域普通技术人员应该理解，在许多、即使不是最多 实例中，这样的定义适用于这样的定义的语词的在先的以及将来的使用。
[0007] 附图的简要说明
[0008] 为了更完全地理解本公开和其优点，现在结合附图对以下描述进行参考，在附图 中类似的附图标记表示类似的部分：
[0009] 图1图示出根据本公开的实施例的无线通信网络；
[0010] 图2A是根据本公开的实施例的正交频分多址（0FDMA)或毫米波发射路径的高层 次图；
[0011] 图2B是根据本公开的实施例的0FDMA或毫米波接收路径的高层次图；
[0012] 图3A图不出根据本公开的实施例的用于多输入多输出（ΜΙΜΟ)基带处理和利用许 多天线的模拟波束形成的发射路径；
[0013] 图3Β图示出根据本公开的实施例的用于ΜΜ0基带处理和利用许多天线的模拟波 束形成的另一个发射路径；
[0014] 图3C图示出根据本公开的实施例的用于ΜΜ0基带处理和利用许多天线的模拟波 束形成的接收路径；
[0015] 图3D图示出根据本公开的实施例的用于ΜΜ0基带处理和利用 [0016] 图4图示出根据本公开的实施例的使用天线阵列的无线通信系统；
[0017] 图5图示出根据本公开的实施例的在扇区或小区中的用于不同的目的的具有不 同的形状的不同的波束的示例；
[0018] 图6图示出根据本公开的实施例的基于拓扑的当前波束和候选波束以及小区的 示例；
[0019] 图7图示出根据本公开的实施例的用于可靠性增强的网络控制的波束/小区切换 的示例流程图；
[0020] 图8图示出根据本公开的实施例的用于可靠性增强的MS协助的波束/小区切换 的示例流程图；
[0021] 图9图示出根据本公开的实施例的基于拓扑的当前波束和候选波束以及小区的 另一个不例；
[0022] 图10图示出根据本公开的实施例的用于可靠性增强的网络控制的BS-BS波束/ 小区切换的示例流程图；以及
[0023] 图11图示出根据本公开的实施例的用于可靠性增强的第一 BS协助的BS-BS波束 /小区切换的示例流程图。
【具体实施方式】
[0024] 以下讨论的图1至11以及用于在该专利文献中描述本公开的原理的各种实施例 是仅仅作为说明并且不管怎样都不应当被理解为限制本公开的范围。=本领域技术人员将 理解，可以在任何适当地布置的无线通信系统中实施本公开的原理。
[0025] 通过许多实施例和实施方式的说明，根据以下详细描述，本公开的方面、特征和优 点将很明显。本公开也涵盖其他的和不同的实施例，并且在不背离本公开的精神和范围的 情况下，能够在各个显而易见的方面修改若干细节。
[0026] 在本公开中，为了说明，可以使用有限数量和类型的基站和移动站、服务流、连接、 例程或用例作为示例以进行说明。然而，在这里公开的实施例也适用于其他数量和类型的 基站、移动站、服务流、连接、例程和其他相关的用例。
[0027] 如同在这里完全地阐述以下文档和标准描述一样在此将其合并于本公 开：（i)在 2011 年 Proc. Sarnoff 讨论会的 F · Khan 和 Z · Pi 的"MmWave Mobile Broadband(MMB):Unleashing The 3 - 300 GHz Spectrum"（在下文中称为"REF1"）；在 2011 年 6 月 IEEE 通信杂志的 Z *Pi 和 F .Khan 的"An Introduction To Millimeter-Wave Mobile Broadband Systems"（在下文中称为"REF2"）；和在2011 年Proc.Sarnoff讨论会的 Z*Pi和 F*Khan 的"System Design And Network Architecture For A Millimeter-Wave Mobile Broadband(MMB)System"（在下文中称为 "REF3"）。
[0028] 由于无线数据业务在智能电话和诸如记事本、上网本和电子书阅读器之类的其他 移动数据设备的消费者和商业中的上涨的流行性，对无线数据业务需求快速地增加。为了 满足移动数据业务中的高增长，无线电接口效率和新频谱的分配中的改善具有最高的重要 性。
[0029] 包括LTE和移动WiMAX的当前第四代无线通信系统("4G系统"）使用诸如0FDM(正 交频分多路复用）、ΜΜ0(多输入多输出）、多用户分集、链路自适应等等的高级技术，以便 实现接近于以bps/Hz/小区为单位的理论极限的频谱效率。通过引入诸如载波聚合、高阶 ΜΜ0、协调式多点（CoMP)传输和中继等等的新技术来考虑空中接口性能的持续改善。然 而，人们通常认为，频谱效率的任何进一步改善将很可能收益不大。
[0030] 当不能显著地改善以bps/Hz/小区为单位的频谱效率时，增加容量的另一个可能 性是部署许多更小的小区。然而，能够被部署在地理区域中的较小的小区的数量可能由于 用于获得新站点、安装装备、提供回程等等所涉及的成本而是有限的。理论上，为了实现容 量方面的千倍的增加，小区的数量也需要增加相同的因数。非常小的小区的另一个缺点是 频繁的移交，这增加了网络信令开销和延迟时间（latency)。因此，尽管较小的小区可能是 未来的无线网络的组件，但是不能期望仅仅较小的小区以划算的方式满足适应移动数据业 务需求的增加的数量级所需的容量。
[0031] 除了上面描述的新的技术之外，正在研究更多技术来满足移动数据的爆炸性需 求。REFUREF2和REF3讨论在宽区域覆盖范围的情况下对于移动宽带（MMB)应用使用毫 米波段（3-300GHZ频谱）。由于短波长，这些频率的关键优点是频谱可用性和诸如天线和其 他无线电设备的小组件尺寸。由于它们的更小波长，能够将更多的毫米波天线放置在相对 小的区域中，因此能够以小的形成因子实现高增益天线。与当前4G系统相比，使用MMB通 信，能够使用更大的波段并且能够实现更高的吞吐量。
[0032] 在当前蜂窝式系统中，移动站（MS)能够使用一个或多个全向接收天线来检测基 站（BS)，并且使用一个或多个全向发射天线或具有非常宽的波束的天线来向BS传送信息。 这些特征允许MS容易地监听来自BS的下行链路控制信道并且检测BS，并且也允许MS在随 机接入过程期间容易地向BS发送信息。
[0033] 然而，在诸如MMB蜂窝式系统之类的具有定向天线或天线阵列的某些新的蜂窝式 系统中，挑战之一是移动站能够如何检测基站并且建立通信以进入网络。使其成为挑战的 一个理由是基站能够以定向波束发送其下行链路控制信道（例如，同步信道）或广播信道， 而移动站可以以定向波束来接收并发送信息。这使得移动站发现基站并且尝试随机地接入 网络更加困难。在一些网络中（例如，请参见REFUREF2和REF3)，不存在特定技术来解决 在具有定向天线或天线阵列的系统中如何高效地且可靠地支持移动站随机接入网络的问 题。
[0034] 本公开描述在毫米波宽带通信中增强可靠性的方法和装置。尽管在具有毫米波的 通信的上下文中描述本公开的实施例，但所公开的实施例也可适用于展现类似于毫米波的 属性的其他通信介质，例如，具有3GHz-30GHz频率的无线电波。在一些情况下，所公开的实 施例也适用于具有太赫频率的电磁波、红外线、可见光和其他光学介质。为了说明性目的， 在这里使用术语"蜂窝波段"和"毫米波波段"，其中"蜂窝波段"指的是大致几百兆赫至几 千兆赫的频率，并且"毫米波波段"指的是大致几十千兆赫至几百千兆赫的频率。两者之间 的一个差异是蜂窝波段中的无线电波具有较少的传播损耗并且能够提供优越的覆盖范围， 但是可能需要大的天线。另一方面，毫米波波段中的无线电波通常展现更高的传播损耗，但 是使它们自己很好地有助于高增益天线或小的形成因子的天线阵列设计。
[0035] 如上所述，毫米波典型地指的是具有在Imm-lOOmm范围内的波长的无线电波，其 对应于3GHz-300GHz的无线电频率。如由ITU(国际电信联合会）所定义的，这些频率也被 称为EHF (Extremely High Frequency,极高频）波段。这些无线电波展现独特的传播特性。 例如，与更低频率无线电波相比较，毫米波往往与更高的传播损耗相关联、具有较差的穿透 对象（例如，建筑、墙和树叶）的能力，并且对由于空气中的粒子（例如，雨滴）所引起的大 气吸收、偏转和衍射更敏感。然而，由于它们更小的波长，能够将更多的毫米波天线放置在 相对小的区域中，因此使得能够以小的形成因子实现高增益天线。另外，由于前述认识到的 缺点，这些无线电波与更低频率无线电波相比已经被更少利用。因此，可以以较低的成本获 得该波段中的频谱。
[0036] ITU 定义 3GHz_30GHz 中的频率作为 SHF (Super High Frequency，超高频）。SHF 波段中的频率展现类似于EHF波段（S卩，毫米波）中的无线电波的行为，诸如大的传播损耗 和以小形成因子实施高增益天线的可能性。
[0037] 在毫米波波段中有大量频谱可用。已经例如在近程（在10米内）的通信中使用 毫米波波段。然而，还未针对具有较宽覆盖范围的商业移动通信而优化毫米波波段中的 现有技术，所以当前不存在毫米波波段中的重要的商业蜂窝式系统。贯穿本公开，部署在 3-300GHZ频率中的移动宽带通信系统将被称为毫米波移动宽带（MMB)。
[0038] -种系统设计方法是平衡用于移动通信的现有技术并且利用毫米波信道作为用 于数据通信的额外频谱。在这样的系统中，通信站（包括不同类型的移动站、基站和中继 站）使用蜂窝波段和毫米波波段两者来进行通信。蜂窝波段可以处于大致几百兆赫至几 千兆赫的频率中。与毫米波相比较，这些频率中的无线电波可以展现更少的传播损耗，能够 较好地穿透障碍，并且对非视距（NLOS)通信链路或诸如氧、雨和空中的其他粒子进行的吸 收之类的其他减损更不敏感。因此，可以有利的是，经由蜂窝无线电频率传送某些重要的控 制信道信号，同时利用毫米波进行高数据速率通信。
[0039] 在另一个系统设计方法中，独立移动通信和控制/数据通信两者可以出现在MMB 中。MMB中的通信可以与当前蜂窝式系统（例如，4G、3G等等）共存。在移动站处于MMB中 的覆盖范围"空洞"中或来自MMB中的基站的信号强度不足够强的情形中，移动站能够移交 到现有3G或4G蜂窝式系统。利用覆盖范围层次网络结构，MMB中的基站能够包括不同的 尺寸，其中较小的小区能够由较大的小区覆盖范围。
[0040] 在具有定向天线或天线阵列的系统中，挑战之一是，由于诸如阻挡视线的障碍或 非视线的好路径之类的理由，发射机和接收机之间的链路或连接可能被断开或削弱。在这 样的情形中，可能不能较好地提供通信的可靠性。本公开解决如何在具有定向天线或天线 阵列的系统中增强可靠性的问题。
[0041] 在这里公开的实施例主要描述基站和移动站之间的通信（例如，基站到移动站的 传输）。本领域技术人员将认识到，所公开的实施例也可适用于基站之间的通信（例如，基 站到基站的传输），并且可适用于移动站之间的通信（例如，移动站到移动站的通信）。在 这里公开的实施例可适用于具有大量天线的通信系统，诸如MMB、RF频带中的系统等等。
[0042] 图1图示出根据本公开的实施例的无线通信网络。图1中图示的无线通信网络 100的实施例仅仅用于说明。在不背离本公开的范围的情况下，能够使用无线通信网络100 的其他实施例。
[0043] 在所图示的实施例中，无线通信网络100包括基站（BS) 101、基站（BS) 102、基站 (BS) 103和其他类似的基站（未示出）。基站101与基站102和基站103进行通信。基站 101也与因特网130或类似的基于IP的系统（未示出）进行通信。
[0044] 基站102向基站102的覆盖区域120内的第一多个订户站（在本文也被称为移动 站）提供到因特网130的无线宽带接入（经由基站101)。贯穿本公开，术语移动站（MS)与 术语订户站是可互换的。第一多个订户站包括可以位于小型企业（SB)中的订户站111、可 以位于企业（E)中的订户站112、可以位于WiFi热点（HS)中的订户站113、可以位于第一 住宅（R)中的订户站114、可以位于第二住宅（R)中的订户站115,以及可以是诸如蜂窝电 话、无线膝上计算机、无线PDA等等的移动设备（M)的订户站116。
[0045] 基站103向基站103的覆盖区域125内的第二多个订户站提供到因特网130的无 线宽带接入（经由基站101)。第二多个订户站包括订户站115和订户站116。在示例性实 施例中，基站101-103可以使用0FDM或0FDMA技术彼此通信并且与订户站111-116进行通 ?目。
[0046] 每个基站101-103能够具有全球唯一的基站标识符（BSID)。BSID往往是MAC (介 质访问控制）ID。每个基站101-103能够具有多个小区（例如一个扇区能够是一个小区）， 每个具有往往在同步信道中被携带的物理小区标识符或前导序列。
[0047] 尽管图1中描绘了仅仅六个订户站，但应当理解，无线通信网络100可以向额外的 订户站提供无线宽带接入。请注意，订户站115和订户站116位于覆盖区域120和覆盖区 域125两者的边缘上。订户站115和订户站116每个均与基站102和基站103两者进行通 信，并且可以被说是操作在为本领域技术人员所知的移交模式中。
[0048] 订户站111-116可以经由因特网130接入语音、数据、视频、视频会议和/或其他 宽带服务。例如，订户站116可以是任何数量的移动设备，包括具有无线能力的膝上型计算 机、个人数据助理、笔记本、手持设备，或其他具有无线能力的设备。订户站114和115例如 可以是具有无线能力的个人计算机（PC)、膝上型计算机、网关或另一个设备。
[0049] 图2A是根据本公开的实施例的正交频分多址（0FDMA)或毫米波发射路径的高层 次图。图2B是根据本公开的实施例的0FDMA或毫米波接收路径的高层次图。在图2A和图 2B中，发射路径200可以例如被实施在基站（BS) 102中，并且接收路径250可以例如被实施 在诸如图1的订户站116的订户站中。然而，将理解的是，接收路径250能够被实施在基站 (例如，图1的基站102)中，并且发射路径200能够被实施在订户站中。发射路径200和接 收路径250的所有或部分可以包括一个或多个处理器或由一个或多个处理器组成。
[0050] 发射路径200包括信道编码和调制块205、串至行（S至P)块210、尺寸N的快速傅 里叶逆变换（IFFT)块215、并至串（P至S)块220、添加循环前缀块225、上变频器（UC) 230。 接收路径250包括下变频器（DC255)、去除循环前缀块260、串行至并行（S至P)块265、尺 寸N快速傅里叶变换（FFT)块270、并至串（P至S)块275、信道解码和解调块280。
[0051] 可以以软件来实施图2A和2B中的至少一些组件，同时可以由可配置的硬件或者 软件与可配置的硬件的混合来实施其他组件。具体地，请注意，在本公开文档中描述的FFT 块和IFFT块可以被实施为可配置的软件算法，其中尺寸N的值可以根据实施方式被修改。
[0052] 此外，尽管本公开涉及实施快速傅里叶变换和快速傅里叶逆变换的实施例，但这 是仅仅作为说明并且不应当被理解为限制本公开的范围。将理解的是，在本公开的替换实 施例中，可以分别地容易地由离散傅里叶变换（DFT)函数和离散傅里叶逆变换（IDFT)函数 来替代快速傅里叶变换函数和快速傅里叶逆变换函数。将理解的是，对于DFT和IDFT函数， N变量的值可以是任何整数（即，1、2、3、4,等等），而对于FFT和IFFT函数，N变量的值可 以是作为2的幂的任何整数（即，1、2、4、8、16,等等）。
[0053] 在发射路径200中，信道编码和调制块205接收信息比特的集合、应用编码（例 如，LDPC编码），对输入的比特进行调制（例如，四相移键控（QPSK)或正交调幅（QAM))以 产生频率域调制码元的序列。串至并块210将串行调制的码元转换（S卩，解多路复用）为并 行数据以产生N个并行码元流，其中N是在BS 102和SS116中使用的IFFT/FFT尺寸。尺 寸N的IFFT块215然后对N个并行码元流执行IFFT操作，以产生时间域输出信号。并至 串块220对来自尺寸N的IFFT块215的并行时间域输出码元进行转换（S卩，多路复用）以 产生串行时间域信号。添加循环前缀块225然后对时间域信号插入循环前缀。最后，上变 频器230将添加循环前缀块225的输出调制（S卩，上变频）为RF频率，以用于经由无线信 道进行传输。也可以在转换到RF频率之前在基带对信号进行滤波。
[0054] 传送的RF信号在通过无线信道之后达到SS116,并且执行与在BS 102的那些操作 相反的操作。下变频器255将所接收的信号下变频为基带频率，并且去除循环前缀块260 去除循环前缀以产生串行时间域基带信号。串至并块265将时间域基带信号转换为并行时 间域信号。尺寸N的FFT块270然后执行FFT算法以产生N个并行频率域信号。并至串块 275将并行频率域信号转换为已调制的数据码元的序列。信道解码和解调块280对调制的 码元进行解调并且然后进行解码，以恢复原始输入数据流。
[0055] 基站101-103中的每一个可以实施类似于在到订户站111-116的下行链路中进行 传送的发射路径，并且可以实施类似于在来自订户站111-116的上行链路中进行接收的接 收路径。类似地，订户站111-116中的每一个可以实施与用于在到基站101-103的上行链 路中进行传送的体系结构相对应的发射路径，并且可以实施与用于在来自基站101-103的 下行链路中进行接收的体系结构相对应的接收路径。
[0056] 在本公开的一个实施例中，基站（BS)能够具有一个或多个小区，并且每个小区能 够具有一个或多个天线阵列，其中小区内的每个阵列能够具有不同的帧结构，例如，时分双 工（TDD)系统中的不同的上行链路和下行链路比。能够在一个阵列中或在一个小区中应用 多个TX/RX(传送/接收）链。小区中的一个或多个天线阵列能够具有相同的下行链路控 制信道（例如，同步信道、物理广播信道等等）传输，同时能够在特定于每个天线阵列的帧 结构中传送其他信道（例如，数据信道）。
[0057] 基站能够使用一个或多个天线或天线阵列来执行波束形成。天线阵列能够形成具 有不同的宽度（例如，宽波束、窄波束等等）的波束。能够例如在宽波束中传送下行链路控 制信道信息、广播信号和消息以及广播数据信道和控制信道。宽波束可以包括一次传送的 单个宽波束或连续多次的窄波束的扫频。能够例如在窄波束中传送多播和单播数据以及控 制信号和消息。
[0058] 能够在同步信道中携带小区的标识符。能够在下行链路控制信道（例如，同步信 道、物理广播信道等等）中隐含地或明确地携带阵列、波束的标识符等等。能够通过宽波束 发送这些信道。通过获得这些信道，移动站（MS)能够检测标识符。
[0059] 移动站（MS)也能够使用一个或多个天线或天线阵列来执行波束形成。如在BS 天线阵列中，在MS的天线阵列能够形成具有不同的宽度的波束（例如，宽波束、窄波束，等 等）。能够例如在宽波束中传送广播信号和消息以及广播数据信道和控制信道。能够例如 在窄波束中传送多播和单播数据以及控制信号和消息。
[0060] 波束能够是各种形状，或能够具有各种波束图案。波束形状或波束图案能够是规 则或不规则的，例如，锐化波束形状、锥形波束形状、具有旁瓣的不规则主瓣，等等。能够例 如使用图3A至3D中的发射路径和接收路径来形成、传送、接收波束。
[0061] 图3A图不出根据本公开的实施例的用于多输入多输出（ΜΙΜΟ)基带处理和利用许 多天线的模拟波束形成的发射路径。发射路径300包括波束形成体系结构，其中从基带处 理输出的所有信号被完全地连接到天线阵列的所有移相器和功率放大器（ΡΑ)。
[0062] 如图3Α中所示，Ns个信息流由基带处理器（未示出）来处理，并且被输入到基带 ΤΧ ΜΜ0处理块310。在基带ΤΧ ΜΜ0处理之后，信息流在数字和模拟转换器（DAC)312被 转换，并且进一步由中频（IF)和射频（RF)上变频器314来处理，该中频（IF)和射频（RF) 上变频器314将基带信号转换为RF载波频带中的信号。在一些实施例中，一个信息流能够 被拆分为1(同相）和Q(正交）信号以用于调制。在IF和RF上变频器314之后，信号被 输入到TX波束形成模块316。
[0063] 图3A示出用于波束形成模块316的一个可能的体系结构，其中信号全部地被连接 到发射天线的所有移相器和功率放大器（PA)。来自IF和RF上变频器314的每一个信号能 够通过一个移相器318和一个PA 320,并且经由组合器322,能够将所有信号组合以贡献给 TX天线阵列324的天线中的一个。在图3A中，在TX阵列324中存在Nt个发射天线。每个 天线能够具有一个或多个天线元件。每个天线通过空中传送信号。控制器330能够与包括 基带处理器、IF和RF上变频器314、TX波束形成模块316以及TX天线阵列模块324的TX 模块进行交互。接收机模块332能够接收反馈信号并且反馈信号能够被输入到控制器330。 控制器330能够处理反馈信号并且调整TX模块。
[0064] 图3B图示出根据本公开的实施例的用于ΜΜ0基带处理和利用许多天线的模拟波 束形成的另一个发射路径。发射路径301包括波束形成体系结构，其中从基带处理输出的 信号被连接到天线阵列的子阵列的移相器和功率放大器（PA)。除波束形成模块316的差异 夕卜，发射路径301类似于图3A的发射路径300。
[0065] 如图3B中所示，来自基带的信号通过IF和RF上变频器314被处理，并且被输入 到天线阵列324的子阵列的移相器318和功率放大器320,其中子阵列具有Nf个天线。对 于来自基带处理（例如，MMO处理的输出）的Nd个信号，如果每个信号去往具有Nf个天 线的子阵列，则发射天线的总数Nt应当是Nd*Nf。发射路径301包括用于每个子阵列的相 等数量的天线。然而，本公开不限于此。更确切些，对于所有子阵列来说用于每个子阵列的 天线的数量不必是相等的。
[0066] 发射路径301包括来自MMO处理的一个输出信号来作为至利用天线的一个子阵 列的RF处理的输入。然而，本公开不限于此。相反，来自基带处理的Nd个信号中的一个或 多个信号（例如，ΜΜ0处理的输出）能够被输入到子阵列中的一个。当来自ΜΜ0处理的 多个输出信号作为至子阵列中的一个的输入时，来自ΜΜ0处理的多个输出信号中的每一 个能够被连接到子阵列的天线中的部分或全部。例如，利用天线的子阵列中的每一个的RF 和IF信号处理能够与图3A中的利用天线阵列的处理或利用天线阵列的任何类型的RF和 IF信号处理相同。与天线的一个子阵列有关的处理可以被称为一个"RF链"。
[0067] 图3C图示出根据本公开的实施例的用于ΜΜ0基带处理和利用许多天线的模拟波 束形成的接收路径。接收路径350包括波束形成体系结构，其中通过放大器（例如，低噪声 放大器（LNA))和移相器来处理在RX天线接收的所有信号。然后信号被组合以形成能够进 一步被转换为基带信号并且在基带中被处理的模拟流。
[0068] 如图3C中所示，NR个接收天线360接收由发射天线通过空中传送的信号。每个接 收天线能够具有一个或多个天线元件。通过LNA 362和移相器364来处理来自RX天线的 信号。然后在组合器366组合信号以形成模拟流。总共能够形成Nd个模拟流。能够经由 RF和IF下变频器368和模拟数字转换器（ADC) 370进一步将每个模拟流转换为基带信号。 能够在基带RX ΜΜ0处理模块372和其他基带处理中处理所转换的数字信号，以获取恢复 的NS个信息流。控制器380能够与包括基带处理器、RF和IF下变频器368、RX波束形成 模块363和RX天线阵列模块360的RX模块进行交互。控制器380能够向能够发送反馈信 号的发射机模块382发送信号。控制器380能够调整RX模块并且确定和形成反馈信号。
[0069] 图3D图示出根据本公开的实施例的用于ΜΜ0基带处理和利用许多天线的模拟 波束形成的另一个接收路径。接收路径351包括波束形成体系结构，其中能够由放大器和 移相器处理由天线阵列的子阵列接收的信号，以形成能够被转换并且在基带中处理的模拟 流。除波束形成模块363的差异外，接收路径351类似于图3C的接收路径350。
[0070] 如图3D中所示，由天线阵列360的子阵列的NfR个天线接收的信号被LNA 362和 移相器364处理，并且在组合器366被组合，以形成模拟流。能够存在NdR个子阵列（NdR =NR/NFR)，其中每个子阵列形成一个模拟流。因此，总共能够形成NdR个模拟流。能够经 由RF和IF下变频器368和ADC370将每个模拟流转换为基带信号。能够在基带模块372 中处理NdR个数字信号，以获取恢复的Ns个信息流。接收路径351包括用于每个子阵列的 相等数量的天线。然而，本公开不限于此。更确切些，对于所有子阵列来说用于每个子阵列 的天线的数量不必是相等的。
[0071] 接收路径351包括来自利用天线的一个子阵列的RF处理的一个输出信号，来作为 至基带处理的输入中的一个。然而，本公开不限于此。更确切些，来自利用天线的一个子阵 列的RF处理的一个或多个输出信号能够被输入到基带处理。当来自利用天线的一个子阵 列的RF处理的多个输出信号是输入时，来自利用天线的一个子阵列的RF处理的多个输出 信号中的每一个能够被连接到所述子阵列的天线的部分或全部。例如，利用天线的子阵列 中的每一个的RF和IF信号处理能够与图3C中的利用天线阵列的处理或利用天线阵列的 任何类型的RF和IF信号处理相同。与天线的一个子阵列有关的处理能够被称为一个"RF 链"。
[0072] 在其他的实施例中，能够存在类似于图3A至3D中的路径的、但是具有不同的波束 形成结构的其他发射和接收路径。例如，功率放大器320能够在组合器322之后，所以放大 器的数量能够被减小。
[0073] 图4图示出根据本公开的实施例的使用天线阵的无线通信系统。图4中图示的无 线通信系统400的实施例仅仅用于说明。在不背离本公开的范围的情况下，能够使用无线 通信系统400的其他实施例。
[0074] 如图4中所示，系统400包括基站401-403和移动站410-430。基站401-403可以 表不图1的一个或多个基站10卜103。同样地，移动站410-430可以表不图1的一个或多个 订户站111-116。
[0075] BS 401包括三个小区：小区0、小区1和小区2。每个小区包括两个阵列：阵列0和 阵列1。在BS 401的小区0中，天线阵列0和阵列1可以在宽波束上发射相同的下行链路 控制信道。然而，阵列〇能够具有与阵列1不同的帧结构。例如，阵列〇可以从MS 420接 收上行链路单播通信，而阵列1能够与BS 402的小区2阵列0传送下行链路回程通信。BS 402包括连接到一个或多个回程网络的有线回程。也能够通过具有不与图4中示出的来自 BS401的最宽的发射波束一样宽的波束宽度的多个波束来传送同步信道（SCH)和广播信道 (BCH)。用于SCH或BCH的这些多个波束中的每一个可以具有与比用于单播数据通信-- 其能够用于基站和单个移动站之间的通信--的波束更宽的波束宽度。
[0076] 贯穿本公开，能够由诸如示出在图3A和图3B中的发射路径来形成发射波束。同 样地，能够由诸如示出在图3C和图3D中的接收路径来形成接收波束。
[0077] 图4中图示的一个或多个无线链路可能由于L0S堵塞（例如，诸如人或汽车之类 的对象移动到L0S中）而断开，或者NL0S可能不具有足够强的射线来维持通信。即使MS 接近于BS并且MS仅仅移动短距离，链路也可能断开。在这样的情况中，如果不能恢复当前 链路，则MS可能需要切换链路。即使MS不在小区边缘MS也可能需要切换链路。
[0078] 如果阵列中的每个天线没有被定位在高仰角，那么可以使用基本上覆盖球形的TX 或RX波束。例如，如果每个波束的形状象锥形，那么在方位角搜索的360度圆形的每个采 样点，可能需要180度仰角搜索。替换地，如果每个天线被定位在高仰角，那么在方位角搜 索的360度圆形的每个采样点，小于180度仰角的搜索可能是足够的。
[0079] 图5图示出根据本公开的一个实施例的在扇区或小区中的用于不同的目的的具 有不同的形状和不同的波束宽度的不同的波束的示例。图5中图示的实施例仅仅用于说 明。在不背离本公开的范围的情况下，能够使用其他实施例。图5中示出的扇区/小区可 以表示图4中描绘的一个或多个基站小区。
[0080] 图5示出在两个维度中--在方位角和仰角中--所图示的不同的波束。例如， 水平维度可以是用于方位角的角度，并且垂直维度可以是仰角的角度，或者反之亦然。波束 能够处于三个维度中（例如，像锥形），然而，为了易于说明，图5仅仅示出两个维度。贯穿 本公开，波束（包括TX波束和RX波束）能够具有各种波束宽度或各种形状，包括不受图中 的那些限制的规则的或不规则的形状。
[0081] 在扇区或小区中，具有一个或多个RF链的一个或多个阵列能够为了不同的目的 而以不同的形状生成波束。在图5中，垂直维度能够表示仰角，并且水平维度能够表示方位 角。如图5中所示，可以配置宽波束BB1、BB2(也称作广播波束或"BB"）来用于同步、物理 广播信道或指示物理数据控制信道位于何处等等的物理配置指示信道。宽波束能 够携带用于小区的相同的信息。
[0082] 尽管在图5中图示两个宽波束BB1、BB2,但可以针对一个或多个BB来配置小区。 当在小区中存在多个BB时，能够通过隐含的或明确的标识符来区分BB，并且能够由MS使用 标识符来监视和报告BB。能够对BB波束进行扫频和重复。关于BB波束的信息的重复可以 取决于接收BB波束的MS的RX波束的数量。也就是说，在一个实施例中，关于BB波束的信 息的重复的数量可以不少于在MS处接收BB波束的RX波束的数量。
[0083] 宽控制信道波束B1_B4(总起来说"B波束"）能够被用于控制信道。控制信道波 束B1-B4可以或可以不使用与宽波束相同的波束宽度。波束B1-B4可以或可以不 使用与宽波束BB1、BB2相同的基准信号来用于MS测量和监视。宽波束B1-B4对于针对一 组MS的广播或多播以及诸如MS特定控制信息（例如，用于MS的资源分配）之类的用于某 个MS的控制信息尤其有用。
[0084] 尽管在图5中图示出四个控制信道波束B1-B4,但可以针对一个或多个B波束来配 置小区。当在小区中存在多个B波束时，能够通过隐含的或明确的标识符来区分B波束，并 且能够由MS使用标识符来监视和报告B波束。能够对B波束进行扫频和重复。关于B波 束的信息的重复可以取决于接收B波束的MS的RX波束的数量。也就是说，在一个实施例 中，关于B波束的信息的重复的数量可以不少于在MS处接收B波束的RX波束的数量。MS 可以或可以不通过使用关于波束BB1、BB2的信息来搜索波束B1-B4。
[0085] 波束bll_b44(总起来说"b波束"）可以被用于数据通信。b波束可以具有自适应 的的波束宽度。对于一些MS (例如，具有低速的MS)，能够使用较窄的波束，并且对于一些 MS，能够使用较宽的波束。能够由b波束来携带基准信号。尽管在图5中图示出十九个b 波束，但可以针对一个或多个b波束来配置小区。当在小区中存在多个b波束时，能够通过 隐含的或明确的标识符来区分b波束，并且能够由MS使用标识符来监视和报告b波束。能 够重复b波束。关于b波束的信息的重复可以取决于接收b波束的MS的RX波束的数量。 也就是说，在一个实施例中，关于b波束的信息的重复的数量可以不少于在MS处接收b波 束的RX波束的数量。在MS监视到波束之后，能够利用RX波束将TX波束b锁定。如果通 过锁定的RX波束来发送数据信息，则可以不需要关于b波束的信息的重复。
[0086] 数据控制信道能够例如在B波束上。在某些实施例中，MS能够与能够在例如B波 束的一个或多个波束上的数据控制信道相关联或附着于其。在表示为情况1的某些实施例 中，在能够携带数据控制信道的一个或多个B波束中的一个B波束上携带的数据控制信道 能够包括可以在B波束的相同覆盖范围内的一个或多个b波束上调度其数据的MS的数据 控制信息（例如，资源分配）。例如，如果MSI与在波束B1上携带的数据控制信道相关联， 那么如果将在bll上调度用于MSI的数据，则数据控制信道能够包括bll的数据控制信息， 其中bll在B1的覆盖范围内。能够通过例如使用模拟或RF波束形成来形成例如B波束的 用于数据控制信道的波束，而例如B波束的覆盖范围内的b波束的数据波束能够例如通过 具有相同的移相器阶段或与用于形成B波束的那个相同的RF波束形成的相同的加权向量 而具有相同的模拟或RF波束形成，并且另外，数字波束形成或MMO预编码能够用于形成B 波束的覆盖范围内的不同的b波束。
[0087] 在表示为情况2的某些实施例中，在能够携带数据控制信道的一个或多个B波束 中的一个B波束上携带的数据控制信道能够包括可以在B波束的相同的或不同的覆盖范围 内的一个或多个b波束上调度其数据的MS的数据控制信息（例如，资源分配）。例如，如 果MSI与在波束B1上携带的的数据控制信道相关联，那么如果将在bll和b21上调度用于 MSI的数据，则数据控制信道能够包括bll和b21的数据控制信息，其中bll在B1的覆盖范 围内，并且b21在B2的覆盖范围内；然而，MSI附着于波束B1上的而不是B1和B2两者上 的数据控制信道。能够通过例如使用模拟或RF波束形成来形成例如B波束的用于数据控 制信道的波束，而例如b波束的数据波束能够例如通过具有相同的或不同的移相器阶段或 与用于形成B波束的那个相比相同的或不同的RF波束形成的加权向量而具有相同的模拟 或RF波束形成，并且另外，数字波束形成或ΜΙΜΟ预编码能够用于形成不同的b波束。
[0088] 根据本公开的实施例，当MS和BS之间的当前链路处于链路可能丢失或断开的条 件下时，MS或网络能够恢复当前链路。如果当前链路丢失或断开，则MS或网络能够通过恢 复当前链路或根据许多切换规则中的一个来建立新链路而试图建立链路。切换规则包括： (i)改变数据波束（或多个）但是保持数据控制波束（或多个）；（ii)改变数据控制波（或 多个）切换到处于与当前小区相同的小区站点的小区；（iv)切换到具有有线回程链 路的在另一个小区站点的小区；和（v)切换到具有无线回程的在另一个小区站点的小区。 例如，对于情况1，其中数据控制波束携带至在与数据控制波束相同的覆盖范围内的数据波 束上调度的MS的数据控制信息，切换规则包括：（i)切换到相同的控制信道中的另一个波 束，或在用于数据控制的相同的波束（或多个）的覆盖范围内改变数据波束；（ii)切换到 另一个控制信道中的一个或多个波束，或改变为用于数据控制的不同的波束（或多个）的 覆盖范围内的数据波束，或者切换到一个或多个数据波束并且改变用于数据控制信道的波 束；（iii)切换到处于与当前小区相同的小区站点的小区；（iv)切换到具有有线回程链路 的在另一个小区站点的小区；以及（v)切换到具有无线回程的在另一个小区站点的小区。 如以下更详细地讨论的，在切换规则间，切换规则根据优先级被排序。
[0089] MS或网络（包括诸如基站、小区、邻近基站、邻近小区、自组织的网络（SON)服务 器、网关、管理实体、移动性管理实体（MME)、回程实体等等的网络实体）能够基于测量以及 诸如小区站点和回程条件（例如，有线或无线）之类的拓扑信息来维持候选波束和/或小 区的列表。能够根据候选波束是处于与当前波束相同的控制信道、相同的小区、相同的小区 站点、处于具有有线回程的小区中、还是处于具有无线回程的小区中来指配候选波束优先 级。可以以下降优先级顺序对这些进行排序。也能够连同信号强度的测量等等来做出哪个 波束将具有更高优先级的确定。例如，具有更高的信号强度的波束能够是具有更高优先级 的候选者。如果一些候选波束具有类似的信号强度（例如，候选波束之间的信号强度的差 在阈值内），那么能够通过候选波束是处于与当前波束相同的控制信道、相同的小区、相同 的小区站点中、处于具有有线回程的小区中、还是处于具有无线回程的小区中，来确定优先 级顺序，可以以下降的优先级顺序被排序。贯穿本公开（例如，在图4至图11中），网络能 够包括诸如基站、小区、邻近基站、邻近小区、SON服务器、网关、管理实体、MME、回程实体等 等的网络实体。
[0090] 图6图示出根据本公开的实施例的基于拓扑的当前波束和候选波束以及小区的 示例。图6中图示的无线通信系统600的实施例仅仅用于说明。在不背离本公开的范围的 情况下，能够使用无线通信系统600的其他实施例。
[0091] 如图6中所示，系统600包括基站601-603和移动站610、620。基站601-603可以 表示图1的一个或多个基站101-103或图4的基站401-403。同样地，移动站610、620可以 表示图1的一个或多个订户站111-116或图4的订户站410-430。
[0092] MS 610可以通过其一个或多个RX波束从一个或多个BS 601-603接收一个或多个 波束。为了该示例的目的，假定MS 610通过发射波束TX B1和接收波束RX B3具有与BS 601小区0的最好的连接。MS 610也监视MS 610能够接收的其他波束。MS 610能够确定 BS 601小区0 TX B2和B3来自于与其当前最好的连接、即BS 601小区0 TX B1相同的小 区。因此，MS 610能够将BS 601小区0 TX B2和BS 601小区0 TX B3放置为更高优先级 的候选波束，因为到BS 601小区0 TX B2或BS 601小区0 TX B3的切换将不迫使小区切 换（即，所有三个波束都与相同的小区BS 601小区0相关联）。
[0093] 如果TX B1和TX B2与相同的控制信道相关联，但是TX B1和TX B3与不同的控 制信道相关联，则可以与TX B3相比为TX B2指配更高的优先级作为候选者，因为到TX B2 的切换将不需要控制信道切换，而到TX B3的切换将包括控制信道切换。类似地，BS 601 小区2 TX B4能够被指配具有第二级别的优先级的候选波束，因为从BS 601的小区0到小 区2的波束切换包括小区切换，但是因为它们在相同的小区站点所以将不需要从小区0到 小区2的回程数据递送。
[0094] 来自BS 603小区2 TX B7的波束是能够被指配第三级别的优先级的、用于波束切 换的候选波束，因为至BS 603小区2 TX B7的波束切换包括小区站点切换（从BS 601到 BS 603)，但是BS 603具有有线回程。来自BS 602 TX B5和B6的波束是能够被指配第四 级别的优先级的候选波束，因为BS 602具有无线回程，并且如果当前波束应当被切换到BS 602 TX B5或B6,则至BS602的切换可能引入用于回程数据传递的额外的延迟和成本。在 最低级别的优先级，至TX B9和TX B8的切换将使用MS 620来将信息中继到MS 610。由于 通过另一个MS中继信息的成本，该路由可以具有最低的优先级。
[0095] 来自基站的波束能够是包含同步信道的波束、或具有广播信道的波束、或具有数 据控制信道的波束、或者甚至数据波束。在该示例中，能够根据候选波束是处于与当前波 束相同的控制信道、相同的小区、相同的小区站点中，处于具有有线回程的小区中，还是处 于具有无线回程的小区中来确定候选波束优先级，其中以下降的优先级顺序对这些进行排 序。也能够结合信号强度的测量等等来做出关于哪个波束将具有更高优先级的确定。例 如，具有更高的信号强度的波束能够是具有更高优先级的候选者。如果一些候选波束具有 类似的信号强度（例如，候选波束之间的信号强度的差在阈值内），那么能够通过候选波束 处于与当前波束相同的控制信道、相同的小区、相同的小区站点中，处于具有有线回程的小 区中，还是处于具有无线回程的小区中，来确定优先级顺序，其可以以下降的优先级顺序被 排序。
[0096] 图7图示出根据本公开的实施例的用于可靠性增强的网络控制的波束/小区切换 的示例流程图。图7中图示的流程图仅仅用于说明。在不背离本公开的范围的情况下，能 够使用流程图的其他实施例。
[0097] 在图7的实施例中，每个天线阵列被配置为操纵其波束，并且MS能够测量波束并 且向网络报告回关于波束质量的信息。如果MS的当前链路变得不能令人满意，则同一阵列 中具有更高的质量的一个或多个其他波束（如果有的话）能够被选择并被用于通信。这些 能够是窄波束或宽波束。也能够使用来自其他阵列的一个或多个其他波束。也能够使用来 自相同的小区位置的不同小区中的阵列的一个或多个波束。或者，能够使用来自不同的小 区站点的不同的小区中的阵列的一个或多个波束。波束可以包括与同步信道相关联的波 束、与广播信道相关联的波束、与数据控制信道相关联的波束或数据波束。
[0098] 在操作701中，BS或网络向MS发送物理小区ID、阵列ID、用于波束的标识（例如， 波束ID)和基准信号中的一个或多个。在操作703中，BS或网络也可以向MS发送测量配 置。在操作705中，MS执行测量，并且在操作707中，MS向BS或网络发送测量报告。测量 报告例如可以包括BS TX波束和MS RX波束的最佳对、BS TX波束和MS RX波束的多个良 好对等等、以及信号强度（诸如信号干扰噪声比（SINR)、信噪比（SNR)、信号干扰比（SIR)、 基准信号接收功率（RSRP)、基准信号接收质量（RSRQ)等等）。
[0099] 如果满足某些条件，则BS选择小区内的其他波束来用于MS (操作709)。条件例如 可以包括否定确认（NACK)的数量大于阈值、和基于测量报告其他波束比当前波束好（即， 好某一值，例如，诸如SINR、SIR、SNR、RSRP、RSPQ等等的信号强度的若干dB)，等等。
[0100] 在操作711中，BS或网络向MS发送将被切换到的TX波束ID。如果将被切换到的 波束是TX数据波束，则将被切换到的TX波束ID的信息能够被包括在调度信息的消息中。 如果将被切换到的波束是TX数据控制波束，则信息能够被包括在一个消息中。消息也能够 包括何时将使用指定TX波束ID (例如，在多少子帧、帧、超帧等等之后，或在哪个子帧、帧、 超帧等等，切换将发生）。为了增加 MS将接收消息的可靠性，BS可以发送消息的多个拷贝， 或BS可以使用多个波束或阵列来发送消息。
[0101] 一旦MS接收BS将切换到的TX波束ID，MS就将对于该TX波束ID锁定其RX波束 (操作713)。MS能够基于其先前的测量来锁定RX波束。例如，MS能够检查测量并且确定 哪个RX波束对于BS将在随后的传输中使用的、具有由BS指示的TX波束ID的TX波束最 好。
[0102] 如果MS不具有RX波束形成并且将被切换到的波束是数据波束，那么BS可能不需 要向MS发送TX波束ID，因为MS不需要对于TX波束锁定其RX波束。然而，如果将被切换 到的波束是控制波束，那么在至MS的消息中可能需要用于控制波束的TX波束ID。
[0103] BS在指定的时间使用TX波束ID来向MS发送信息。如果波束是诸如数据控制波 束的控制波束，那么MS可以发送MS接收到关于BS TX控制波束切换的消息的确认（操作 715)，并且在BS接收确认之后，BS能够使用TX波束ID来向MS发送信息。MS然后能够在 新的BS TX波束与BS进行通信。必要时，MS能够执行测量。
[0104] 如果满足某些条件，则BS选择相同的小区站点中的其他小区（操作717)。条件例 如可以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告来自其他小区的波束比当前波束好 (即，好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等）。基于条件，可以确定在使用的当 前小区内不存在好的候选波束（例如，信号强度没有足够好），等等。
[0105] 在这样的情形下，可以执行将使当前小区切换到相同的小区站点中的另一个小区 的小区内移交（操作719)。MS能够报告关于邻近小区的TX波束（例如，用于同步信道或 广播信道的波束，或数据控制波束）和对应的RX波束的对的测量。BS能够选择MS应当切 换到哪个小区。在操作721中，BS向MS发送消息，其中消息能够包括目标小区的物理ID或 目标小区的TX波束ID (例如，用于同步信道或广播信道的波束，或数据控制波束）的信息。
[0106] MS接收消息，并且然后对于具有所接收的目标小区TX波束ID的目标小区的TX波 束来锁定其RX波束（操作723)。MS可以基于其先前的测量来锁定其RX波束。例如，MS可 以选择好的RX波束，使得RX波束和具有所接收的TX波束ID的目标小区的TX波束的对展 现好的质量。
[0107] 在操作725中，MS可以发送关于是否接收到包括目标小区、目标小区TX波束ID等 等的消息的确认。在BS接收确认之后，可以执行小区内移交。MS可以执行至目标小区的网 络再进入。MS的当前小区可以向目标小区传递通信上下文。
[0108] 如果满足某些条件，则BS选择不同的小区站点中的小区（操作727)。条件例如可 以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告来自其他小区的波束比当前波束好（即， 好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等）。基于条件，可以确定在使用的当前小 区内或在与当前小区相同的小区站点内的小区中不存在好的候选波束（例如，信号强度没 有足够好），等等。小区选择也可以包括小区负载的因数、小区具有有线回程还是无线回程 (由于其延迟和成本，小区无线回程可能被指配更低的优先级）、信号强度等等的考虑。
[0109] 在这样的情形中，能够执行将使当前小区切换到不同的小区站点中的另一个小区 的小区间移交（操作729)。MS能够报告关于邻近小区的TX波束（例如，用于同步信道或 广播信道的波束，或数据控制波束）和对应的RX波束的对的测量。BS能够选择MS应当切 换到哪个小区。在操作731中，BS向MS发送消息，其中消息能够包括目标小区的物理ID或 目标小区的TX波束ID (例如，用于同步信道或广播信道的波束，或数据控制波束）的信息。
[0110] MS接收消息，并且然后对于具有所接收的目标小区TX波束ID的目标小区的TX波 束来锁定其RX波束（操作733)。MS可以基于其先前的测量来锁定其RX波束。例如，MS可 以选择好的RX波束，其中RX波束和具有所接收的TX波束ID的目标小区的TX波束的对展 现好的质量。
[0111] 在操作735中，MS可以发送关于是否接收到包括目标小区、目标小区TX波束ID等 等的消息的确认。在BS接收确认之后，可以执行小区间移交。服务小区可以向目标小区递 送通信上下文。
[0112] 在本公开的替换实施例中，不发送TX波束ID，MS执行RX波束形成，并且当MS操 纵其RX波束以试图接收信息时BS TX可以重复信息多次。一旦MS确定要使用哪个RX，则 能够锁定TX/RX波束。对于TX侧，开销是多次重复信息或者发送TX波束ID。对于RX侧， 开销是RX波束的操纵或者接收TX波束ID和执行锁定。对于上行链路，为了保存MS的电 池容量，更可取的是，不发送TX波束ID。
[0113] 在本公开的实施例中，MS监视波束、阵列和小区。为其他波束、阵列和小区的可能 的候选者维持活动集。能够为相同的小区中的波束、阵列和在相同的小区站点的小区设定 更高的优先级，以避免由于上下文递送而导致的回程信令。BS或网络能够基于来自MS的测 量报告和诸如负载，诸如有线或无线、回程延迟等等的回程条件之类的其他因数来向MS单 播活动集。活动集能够包括以更高优先级在开始处并且更低优先级朝向末端的排序顺序的 候选者，使得MS能够了解网络的偏好。
[0114] 在本公开的实施例中，MS独立地确定活动集。网络可以向MS发送拓扑信息，包括： 在相同的小区站点的小区（例如，小区ID、小区的标识）、用于具有与小区相同的小区ID的 射频拉远头的波束（例如，波束的标识、波束ID)、在不同的小区站点的邻近小区（例如，邻 近小区的标识）。网络也可以指示是否由无线回程传输（无线回程传输小区站点可以被指 定比其他小区低的优先级）来连接小区站点、如果是无线回程传输从BS到网络的回程中的 跳（hop)的数量，或者从BS到网络的无线回程链路的跳的数量、小区负载、回程延迟，等等。 MS能够使用拓扑信息来确定集合中的所有候选者的优先级并且根据优先级对候选者进行 排序。
[0115] 图8图示出根据本公开的实施例的用于可靠性增强的MS协助的波束/小区切换 的示例流程图。图8中图示的流程图仅仅用于说明。在不背离本公开的范围的情况下，能 够使用流程图的其他实施例。
[0116] 在操作801中，BS或网络向MS发送物理小区ID、阵列ID、用于波束的标识（例如， 波束ID)或基准信号中的一个或多个。在操作803中，BS或网络向MS发送网络拓扑的信 息，包括邻近小区的小区ID、小区站点和回程类型（无线或有线，并且如果是无线的则发送 从BS到网络的回程中的跳的数量），等等。在操作805中，BS或网络也可以向MS发送测量 配置。在操作807中，MS执行测量，并且向BS或网络发送测量报告。测量报告例如可以包 括BS TX波束和MS RX波束的最佳对、BS TX波束和MS RX波束的多个良好对等等，以及信 号强度（例如，SINR、SNR等等）。
[0117] 如果满足某些条件，则MS选择小区内的其他波束（操作809)。条件例如可以包 括NACK的数量大于一阈值，和基于测量其他波束比当前波束好（即，好某一值，例如，信号 强度或SINR的若干dB，等等），等等。MS然后向BS或网络发送关于波束切换的请求，其中 请求可以包括所选择的BS TX波束ID(操作811)。
[0118] BS或网络在具有MS请求的BS TX波束ID的波束上向MS发送信息。如果将被切 换到的波束是TX数据波束，则将被切换到的TX波束ID的定时能够被包括在调度信息的消 息中。如果将被切换到的波束是TX数据控制波束，则BS或网络可以发送一消息，该消息包 括何时将使用指定的TX波束ID (例如，在多少子帧、帧、超帧等等之后，或在哪个子帧、帧、 超帧等等，切换将发生）。为了增加 MS将接收消息的可靠性，BS可以发送消息的多个拷贝， 或BS可以使用多个波束或阵列来发送消息。MS然后可以发送关于数据控制波束切换的消 息的确认。
[0119] 在操作813中，BS或网络在指定的时间或者在由BS或网络确定的时间发送关于 具有MS请求的BS TX波束ID的波束的信息。
[0120] MS对于所请求的TX波束ID来锁定其RX波束（操作815)。MS能够基于其先前的 测量来锁定RX波束。例如，MS能够检查测量并且确定哪个RX波束对于BS将在随后的传 输中使用的、具有由BS指示的TX波束ID的TX波束最好。MS然后能够在新的BS TX波束 与BS进行通信。必要时，MS能够执行测量（操作817)。
[0121] 如果满足某些条件，则MS选择相同的小区站点中的其他小区（操作819)。条件例 如可以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告来自其他小区的波束比当前波束好 (即，好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等）。基于条件，可以确定在使用的当 前小区内不存在好的候选波束（例如，信号强度没有足够好），等等。
[0122] 在这样的情形中，可以执行将使当前小区切换到相同的小区站点中的另一个小区 的小区内移交。MS能够报告关于邻近小区的TX波束（例如，用于同步信道或广播信道的 波束，或数据控制波束）和对应的RX波束的对的测量。BS能够选择MS应当切换到哪个小 区。
[0123] 在操作821中，MS向BS或网络发送消息，其中消息能够包括目标小区的物理ID或 目标小区的TX波束ID(例如，用于同步信道或广播信道的波束，或数据控制波束）的信息。 在操作823中，BS向MS发送确认。MS能够发送回另一个确认。MS然后能够执行至目标小 区的网络再进入。MS的当前小区可以向目标小区传递通信上下文。
[0124] BS或网络也能够驳回来自MS的关于目标小区的请求。例如，如果MS向BS或网 络发送测量报告，则BS和网络能够使用信息来作出决定。BS或网络能够向MS发送移交命 令，其中命令包括关于目标小区的信息。
[0125] MS关于目标小区的TX波束来锁定其RX波束（操作825)。MS可以基于其先前的 测量来锁定其RX波束。例如，MS可以选择好的RX波束，使得RX波束和目标小区的TX波束 的对展现好的质量。MS能够开始网络再进入处理。必要时，MS能够执行测量（操作827)。
[0126] 如果满足某些条件，则MS选择不同的小区站点中的小区（操作829)。条件例如可 以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告来自其他小区的波束比当前波束好（即， 好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等）。基于条件，可以确定在使用的当前小 区内或在与当前小区相同的小区站点内的小区中不存在好的候选波束（例如，信号强度没 有足够好），等等。小区选择也可以包括小区负载的因数、小区具有有线回程还是无线回程 (由于其延迟和成本，小区无线回程可以被指配较低的优先级）、信号强度等等的考虑。
[0127] 在这样的情形下，能够执行将使当前小区切换到不同的小区站点中的另一个小区 的小区间移交。MS能够报告关于邻近小区的TX波束（例如，用于同步信道或广播信道的波 束，或数据控制波束）和对应的RX波束的对的测量。BS或MS能够选择MS应当切换到哪个 小区。
[0128] 在操作831中，MS向BS或网络发送消息，其中消息能够包括目标小区的物理ID 或目标小区的TX波束ID(例如，用于同步信道或广播信道的波束，或数据控制波束）的信 息。如果网络或BS不同意，网络或BS能够驳回由MS作出的决定，并且BS捡选（pick up) 目标小区（操作833)。BS能够向MS发送移交命令，其中移交命令包括目标小区信息（操 作 835)。
[0129] MS接收消息，并且然后对于目标小区的TX波束来锁定其RX波束。MS可以基于其 先前的测量来锁定其RX波束。例如，MS可以选择好的RX波束，其中RX波束和目标小区的 TX波束的对展现好的质量。
[0130] MS发送关于是否接收到包括目标小区、目标小区TX波束ID等等的消息的确认。 在BS接收确认之后，可以执行小区间移交。服务小区可以向目标小区递送通信上下文。MS 能够执行至目标小区的网络再进入。
[0131] 在本公开的实施例中，多个BS向MS发送相同的信息，以增加可靠性。多个BS能够 具有相同拷贝的数据。或者，多个BS能够动态地或半动态地具有数据的相同拷贝。例如， 当MS具有差的连接时，MS向网络报告，并且网络然后向多个BS发送数据的多个拷贝。
[0132] 在本公开的实施例中，为了增强回程通信的可靠性，BS至BS(BS-BS)无线通信能 够具有与对于BS-MS通信的如上所述的相同的或类似的链路恢复过程。一个差别是对于BS 想要经由其他BS与网络建立回程通信的方案，BS检查整个路由，而不是BS-MS通信中的仅 仅一跳。当BS之间的一个或多个链路具有差的连接时，BS确定对于网络的替换路由，而不 是仅仅用另一个BS-BS链路替换每个差的BS-BS链路。
[0133] 根据本公开的实施例，并非每个小区具有与网络的无线回程，而是小区站点具有 至IJ回程的连接，并且相同的站点中的小区共享回程。在替换实施例中，小区站点能够具有小 区站点和网络之间的一个或多个路由。
[0134] BS可以具有在BS站点的一个或多个回程单元。在BS站点的回程单元具有类似于 MS的RX模块，并且其从其他BS站点接收信息。在BS站点的回程单元（或多个）可以具 有TX模块，该TX模块可以相对于为MS提供服务的用于接入单元的其他TX而使用一个或 多个不同的频率载波、RF链、阵列或具有不同的空间方向的波束。例如，一个BS能够具有 多个小区，其中每个小区具有回程单元。在实施例中，一个小区能够具有多个回程单元。或 不管BS具有多少小区，一个BS都能够具有一个回程单元。在BS站点的无线回程单元（或 多个）可以连接到一个或多个其他基站或小区。
[0135] 能够类似地应用上面描述的实施例以增强用于基站和基站之间的通信的可靠性。
[0136] 根据本公开的实施例，当第一 BS和第二BS之间的当前链路处于使得链路可能丢 失的条件中时，BS中的一个或网络能够恢复当前链路。如果当前链路丢失，BS或网络能够 试图通过以下操作建立链路：（i)恢复当前链路；（ii)改变数据波束（或多个）但是保持数 据控制波束（或多个）改变数据控制波束（或多个）；（iv)切换到在与当前小区相 同的小区站点的小区；(v)切换到具有有线回程链路的在另一个小区站点的小区；或（vi) 切换到具有无线回程的在另一个小区站点的小区。例如，对于数据控制波束携带至在与数 据控制波束相同的覆盖范围内的数据波束上调度的BS的数据控制信息的情况1 (类似于在 用于基站和移动站之间的通信的方案中描述的情况），BS或网络能够通过以下操作试图建 立链路：（i)恢复当前链路；（ii)通过切换到相同的控制信道中的另一个波束来建立新链 路；（iii)切换到另一个控制信道中的一个或多个波束；（iv)切换到在与当前小区相同的 小区站点的小区；(v)切换到具有有线回程链路的在另一个小区站点的小区；或（vi)切换 到具有无线回程的在另一个小区站点的小区。
[0137] BS或网络能够基于测量和诸如小区站点和回程条件（例如，有线或无线）之类的 拓扑信息来维持候选波束和/或小区的列表。能够根据候选波束是处于与当前波束相同的 控制信道、相同的小区、相同的小区站点中，处于具有有线回程的小区中，还是处于具有无 线回程的小区中来指配候选波束优先级。可以以下降优先级顺序对这些进行排序。也能够 结合信号强度的测量等等来做出关于哪个波束将具有更高优先级的确定。例如，具有更高 的信号强度的波束能够是具有更高优先级的候选者。如果一些候选波束具有类似的信号强 度（例如，候选波束之间的信号强度的差在阈值内），那么能够通过候选波束处于与当前波 束相同的控制信道、相同的小区、相同的小区站点中，处于具有有线回程的小区中，还是处 于具有无线回程的小区中，来确定优先级顺序，其可以以下降优先级顺序被排序。
[0138] 图9图示出根据本公开的实施例的基于拓扑的当前波束和候选波束以及小区的 另一个示例。图9中图示的无线通信系统900的实施例仅仅用于说明。在不背离本公开的 范围的情况下，能够使用无线通信系统900的其他实施例。
[0139] 如图9中所示，系统900包括基站901-904和移动站910。基站901-904可以表示 图1的一个或多个基站101-103、图4的基站401-403或图6的基站601-603。同样地，移 动站910可以表示图1的一个或多个订户站111-116、图4的订户站410-430或图6的订户 站 610、620。
[0140] 在图9中，BS 904不具有有线回程。BS 904寻找其他BS，并且经由无线链路与具 有至网络的连接性的其他BS建立无线回程。并非每个小区具有与网络的无线回程，而小区 站点能够具有回程连接性，并且相同的站点中的小区共享回程。用于BS 904的RX波束能 够被分布在BS 904站点处的所有小区中。
[0141] BS 904可以通过其一个或多个RX波束从一个或多个BS 901-903接收一个或多个 波束。为了该示例的目的，假定BS 904通过发射波束TX B1和接收波束RXB3具有与BS1 小区0的最好的连接。BS 904也监视其能够接收的其他波束。BS 904能够确定BS 901小 区0 TX B2和B3来自于与其当前最好的连接（即，BS 901小区0 TX B1)相同的小区。因 此，BS 904能够将BS 901小区0 TX B2和BS 901小区0 TX B3放置为较高优先级的候选 波束，因为到BS 901小区0 TX B2和BS 901小区0 TX B3的切换将不迫使小区切换（即， 所有三个波束与相同的小区BS 901小区0相关联）。
[0142] 如果TX B1和TX B2与相同的控制信道相关联，但是TX B1和TX B3与不同的控 制信道相关联，可以与TX B3相比为TX B2指配作为候选者的更高优先级，因为切换到TX B2将不需要控制信道切换，而切换到TX B3将包括控制信道切换。类似地，BS 901小区2 TX B4能够被指配为具有第二级别的优先级的候选波束，因为从BS 901的小区0到小区2 的波束切换包括小区切换，但是将不需要从小区〇到小区2的回程数据递送，因为它们在相 同的小区站点。
[0143] 来自BS 903小区2 TX B7的波束是用于波束切换的候选波束，其能够被指配第三 级别的优先级，因为至BS 903小区2 TX B7的波束切换包括小区站点切换（从BS 901到BS 903)，但是BS 903具有有线回程。来自BS 902 TXB5和B8的波束是能够被指配第四级别 的优先级的候选波束，因为BS 902具有无线回程，并且如果当前波束应当被切换到BS 902 TX B5、B6或B8,至BS 902的切换可能引入用于回程数据传递的额外的延迟和成本。TX B9 来自于BS 904以与MS910进行通信。
[0144] 来自基站的波束能够是包含同步信道的波束、或具有广播信道的波束、或具有数 据控制信道的波束、甚至数据波束。在该示例中，能够根据候选波束是处于与当前波束相同 的控制信道、相同的小区、相同的小区站点中，处于具有有线回程的小区中，还是处于具有 无线回程的小区中来确定候选波束优先级，其中以下降优先级顺序对这些进行排序。也能 够结合信号强度的测量等等来做出关于哪个波束将具有更高优先级的确定。例如，具有更 高的信号强度的波束能够是具有更高优先级的候选者。如果一些候选波束具有类似的信号 强度（例如，候选波束之间的信号强度的差在阈值内），那么能够通过候选波束处于与当前 波束相同的控制信道、相同的小区、相同的小区站点中，处于具有有线回程的小区中，还是 处于具有无线回程的小区中，来确定优先级顺序，其可以以下降优先级顺序被排序。
[0145] 图10图示出根据本公开的实施例的用于可靠性增强的网络控制的BS-BS波束/ 小区切换的示例流程图。图10中图示的流程图仅仅用于说明。在不背离本公开的范围的 情况下，能够使用流程图的其他实施例。
[0146] 在图10的实施例中，每个天线阵列被配置为操纵其波束，并且第一 BS能够测量波 束并且向网络报告回关于波束质量的信息。如果BS的当前链路变得不能令人满意，则相同 的阵列中具有更高的质量的一个或多个其他波束（如果有的话）能够被选择并且被用于通 信。这些能够是窄波束或宽波束。也能够使用来自其他阵列的一个或多个其他波束。也能 够使用来自相同的小区位置的不同的小区中的阵列的一个或多个波束。或者，能够使用来 自在不同的小区站点的不同的小区中的阵列的一个或多个波束。波束可以包括包含同步信 道的波束、具有广播信道的波束、具有数据控制信道的波束，或数据波束。
[0147] 在操作1001中，第二BS或网络向第一 BS发送物理小区ID、阵列ID、用于波束的 标识（例如，波束ID)和基准信号中的一个或多个。在操作1003中，第二BS或网络也可以 向第一 BS发送测量配置。在操作1005中，第一 BS执行测量，并且在操作1007中，第一 BS 向第二BS或网络发送测量报告。测量报告例如可以包括第二BS TX波束和第一 BS RX波 束的最佳对、第二BS TX波束和第一 BS RX波束的多个良好对等等，以及信号强度（例如， SINR、SNR 等等）。
[0148] 如果满足某些条件，则第二BS选择用于第一 BS的小区内的其他波束（操作 1009)。条件例如可以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告其他波束比当前波束 好（即，好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等），等等。
[0149] 在操作1011中，第二BS或网络向第一 BS发送将被切换到的TX波束ID。如果将 被切换到的波束是TX数据波束，则将被切换到的TX波束ID的信息能够被包括在调度信息 的消息中。如果将被切换到的波束是TX数据控制波束，则信息能够被包括在一消息中。消 息也能够包括何时将使用指定的TX波束ID (例如，在多少子帧、帧、超帧等等之后，或在哪 个子帧、帧、超帧等等，切换将发生）。为了增加第一 BS将接收消息的可靠性，第二BS可以 使用多个波束或阵列来发送消息。
[0150] 一旦第一 BS接收BS将切换到的TX波束ID，第一 BS就对于TX波束ID锁定其RX 波束（操作1013)。第一 BS能够基于其先前的测量来锁定RX波束。例如，第一 BS能够检 查测量并且确定哪个RX波束对于第二BS将在随后的传输中使用的、具有由第二BS指示的 TX波束ID的TX波束最好。
[0151] 如果第一 BS不具有RX波束形成并且将被切换到的波束是数据波束，那么第二BS 可能不需要向第一 BS发送TX波束ID，因为第一 BS不需要对于TX波束锁定其RX波束。然 而，如果将被切换到的波束是控制波束，那么在至第一 BS的消息中可能需要用于控制波束 的TX波束ID。
[0152] 第二BS在指定的时间使用TX波束ID来向第一 BS发送信息。如果波束是诸如数 据控制波束的控制波束，那么第一 BS可以发送第一 BS接收到关于BS TX控制波束切换的 消息的确认（操作1015)，并且在第二BS接收确认之后，第二BS能够使用TX波束ID来向 第一 BS发送信息。第一 BS然后能够在新的BS TX波束与第二BS进行通信。必要时，第一 BS能够执行测量。
[0153] 如果满足某些条件，则第二BS选择相同的小区站点中的其他小区（操作1017)。 条件例如可以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告来自其他小区的波束比当前 波束好（即，好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等）。基于条件，可以确定在使 用的当前小区内不存在好的候选波束（例如，信号强度没有足够好），等等。
[0154] 在这样的情形下，能够执行将使当前小区切换到相同的小区站点中的另一个小区 的小区内移交（操作1019)。第一 BS能够报告关于邻近小区的TX波束（例如，用于同步信 道或广播信道的波束，或数据控制波束）和对应的RX波束的对的测量。第二BS能够选择 第一 BS应当切换到哪个小区。在操作1021中，第二BS向第一 BS发送消息，其中消息能够 包括目标小区的物理ID或目标小区的TX波束ID (例如，用于同步信道或广播信道的波束， 或数据控制波束）的信息。
[0155] 第一 BS接收消息，并且然后对于具有所接收的目标小区TX波束ID的目标小区的 TX波束来锁定其RX波束（操作1023)。第一 BS可以基于其先前的测量来锁定其RX波束。 例如，第一 BS可以选择好的RX波束，使得RX波束和具有所接收的TX波束ID的目标小区 的TX波束的对展现好的质量。
[0156] 在操作1025中，第一 BS可以发送关于是否接收到包括目标小区、目标小区TX波 束ID等等的消息的确认。在第二BS接收确认之后，可以执行小区内移交。第一 BS可以执 行至目标小区的网络再进入。第一 BS的当前小区可以向目标小区传递通信上下文。
[0157] 如果满足某些条件，则第二BS选择在不同的小区站点中的小区（操作1027)。条 件例如可以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告来自其他小区的波束比当前波 束好（即，好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等）。基于条件，可以确定在使用 的当前小区内或在与当前小区相同的小区站点内的小区中不存在好的候选波束（例如，信 号强度没有足够好），等等。小区选择也可以包括小区负载的因数、小区具有有线回程还是 无线回程（由于其延迟和成本，小区无线回程可以被指配较低的优先级）、信号强度等等的 考虑。
[0158] 在这样的情形下，能够执行将使当前小区切换到不同的小区站点中的另一个小区 的小区间移交（操作1029)。第一 BS能够报告关于邻近小区的TX波束（例如，用于同步信 道或广播信道的波束，或数据控制波束）和对应的RX波束的对的测量。第二BS选择第一 BS应当切换到哪个小区。在操作1031中，第二BS向第一 BS发送消息，其中消息能够包括 目标小区的物理ID或目标小区的TX波束ID (例如，用于同步信道或广播信道的波束，或数 据控制波束）的信息。
[0159] 第一 BS接收消息，并且然后对于具有所接收的目标小区TX波束ID的目标小区的 TX波束来锁定其RX波束（操作1033)。第一 BS可以基于其先前的测量来锁定其RX波束。 例如，第一 BS可以选择好的RX波束，其中RX波束和具有所接收的TX波束ID的目标小区 的TX波束的对展现好的质量。
[0160] 在操作1035中，第一 BS可以发送关于是否接收到包括目标小区、目标小区TX波 束ID等等的消息的确认。在第二BS接收确认之后，可以执行小区间移交。服务小区可以 向目标小区递送通信上下文。
[0161] 图11图示出根据本公开的实施例的用于可靠性增强的第一 BS协助的BS-BS波束 /小区切换的示例流程图。图11中图示的流程图仅仅用于说明。在不背离本公开的范围的 情况下，能够使用流程图的其他实施例。
[0162] 在操作1101中，第二BS或网络向第一 BS发送物理小区ID、阵列ID、用于波束的 标识（例如，波束ID)或基准信号中的一个或多个。在操作1103中，第二BS或网络向第一 BS发送网络拓扑的信息，包括邻近小区的小区ID、小区站点和回程类型（无线或有线，并且 如果是无线的那么发送从第二BS到网络的回程中的跳的数量），等等。在操作1105中，第 二BS或网络也可以向第一 BS发送测量配置。在操作1107中，第一 BS执行测量，并且向第 二BS或网络发送测量报告。测量报告例如可以包括第二BS TX波束和第一 BS RX波束的 最佳对、第二BS TX波束和第一 BS RX波束的多个良好对等等，以及信号强度（例如，SINR、 SNR等等）。
[0163] 如果满足某些条件，则第一 BS选择小区内的其他波束（操作1109)。条件例如可 以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量其他波束比当前波束好（S卩，好某一值，例如， 信号强度或SINR的若干dB，等等），等等。第一 BS然后向第二BS或网络发送关于波束切 换的请求，其中请求能够包括所选择的BS TX波束ID (操作1111)。
[0164] 第二BS或网络向第一 BS发送关于具有第一 BS请求的BS TX波束ID的波束的信 息。如果将被切换到的波束是TX数据波束，则将被切换到的TX波束ID的定时能够被包括 在调度信息的消息中。如果将被切换到的波束是TX数据控制波束，则则第二BS或网络可 以发送一消息，该消息包括何时将使用指定的TX波束ID (例如，在多少子帧、帧、超帧等等 之后，或在哪个子帧、帧、超帧等等，切换将发生）。为了增加第一 BS将接收消息的可靠性， 第二BS可以发送消息的多个拷贝，或第二BS可以使用多个波束或阵列来发送消息。第一 BS然后可以发送关于数据控制波束切换的消息的确认。
[0165] 在操作1113中，第二BS或网络在指定的时间或在由第二BS或网络确定的时间发 送关于具有第一 BS请求的BS TX波束ID的波束的信息。
[0166] 第一 BS对于所请求的TX波束ID来锁定其RX波束（操作1115)。第一 BS能够 基于其先前的测量来锁定RX波束。例如，第一 BS能够检查测量并且确定哪个RX波束对于 第二BS将在随后的传输中使用的、具有由第二BS指示的TX波束ID的TX波束最好。第一 BS然后能够在新的BS TX波束与第二BS进行通信。必要时，第一 BS能够执行测量（操作 1117)。
[0167] 如果满足某些条件，则第一 BS选择相同的小区站点中的其他小区（操作1119)。 条件例如可以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告来自其他小区的波束比当前 波束好（即，好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等）。基于条件，可以确定在使 用的当前小区内不存在好的候选波束（例如，信号强度没有足够好），等等。
[0168] 在这样的情形中，可以执行将使当前小区切换到相同的小区站点中的另一个小区 的小区内移交。第一 BS能够报告关于邻近小区的TX波束（例如，用于同步信道或广播信 道的波束，或数据控制波束）和对应的RX波束的对的测量。第二BS能够选择第一 BS应当 切换到哪个小区。
[0169] 在操作1121中，第一 BS向第二BS或网络发送消息，其中消息能够包括目标小区 的物理ID或目标小区的TX波束ID (例如，用于同步信道或广播信道的波束，或数据控制波 束）的信息。在操作1123中，第二BS向第一 BS发送确认。第一 BS能够发送回另一个确 认。第一 BS然后能够执行至目标小区的网络再进入。第一 BS的当前小区可以向目标小区 传递通信上下文。
[0170] 第二BS或网络也能够驳回来自第一 BS的关于目标小区的请求。例如，如果第一 BS向第二BS或网络发送测量报告，则第二BS和网络能够使用信息来作出决定。第二BS或 网络能够向第一 BS发送移交命令，其中命令包括关于目标小区的信息。
[0171] 第一 BS对于目标小区的TX波束来锁定其RX波束（操作1125)。第一 BS可以基 于其先前的测量来锁定其RX波束。例如，第一 BS可以选择好的RX波束，使得RX波束和目 标小区的TX波束的对展现好的质量。第一 BS能够开始网络再进入处理。必要时，第一 BS 能够执行测量（操作1127)。
[0172] 如果满足某些条件，则第一BS选择在不同的小区站点中的其他小区（操作1129)。 条件例如可以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告来自其他小区的波束比当前 波束好（即，好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等）。基于条件，可以确定在使 用的当前小区内或在与当前小区相同的小区站点内的小区中不存在好的候选波束（例如， 信号强度没有足够好），等等。小区选择也可以包括小区负载的因数、小区具有有线回程还 是无线回程（由于其延迟和成本，小区无线回程可以被指配较低的优先级）、信号强度等等 的考虑。
[0173] 在这样的情形下，能够执行将使当前小区切换到不同的小区站点中的另一个小区 的小区间移交。第一 BS能够报告关于邻近小区的TX波束（例如，用于同步信道或广播信 道的波束，或数据控制波束）和对应的RX波束的对的测量。第二BS或第一 BS能够选择第 一 BS应当切换到哪个小区。
[0174] 在操作1131中，第一 BS向第二BS或网络发送消息，其中消息能够包括目标小区 的物理ID或目标小区的TX波束ID (例如，用于同步信道或广播信道的波束，或数据控制波 束）的信息。如果网络或第二BS不同意，则网络或第二BS能够驳回由第一 BS作出的决定， 并且第二BS捡选目标小区（操作1133)。第二BS能够向第一 BS发送移交命令，其中移交 命令包括目标小区信息（操作1135)。
[0175] 第一 BS接收消息，并且然后对于目标小区的TX波束来锁定其RX波束。第一 BS 可以基于其先前的测量来锁定其RX波束。例如，第一 BS可以选择好的RX波束，其中RX波 束和目标小区的TX波束的对展现好的质量。
[0176] 第一 BS发送关于是否接收到包括目标小区、目标小区TX波束ID等等的消息的确 认。在第二BS接收确认之后，可以执行小区间移交。服务小区可以向目标小区递送通信上 下文。第一 BS然后能够执行至目标小区的网络再进入。
[0177] 在本公开的实施例中，一个或多个计时器能够被用于链路恢复。例如，如果计时器 期满但是链路不能（例如，通过波束切换、波束变宽、波束精化等等）在阵列内被恢复，则BS 或MS切换到其他阵列。或者，如果计时器期满但是链路不能在小区内被恢复，则BS或MS 切换到其他小区。
[0178] 应当对于不同的状态（例如，空闲、连接等等）并且可能地对于连接状态中的不同 QoS来不同地设定计时器值。在空闲状态中，计时器能够被设定为更长的持续时间。延迟敏 感的业务应当具有更短的计时器。
[0179] 在另一个实施例中，直到切换完成之前，BS在当前和候选方向二者中发送信息达 某一时间。
[0180] 在另一个实施例中，附加的基站能够用于帮助链路恢复。例如，由于早先描述的一 个或多个理由，MS报告该MS需要链路恢复。然而，可能确定当前没有进行监听的BS可以 用来进行帮助。在这样的情形中，网络或MS能够唤醒BS，使得BS能够帮助链路恢复。
[0181] 尽管已经就示例性实施例描述了本公开，但可以向本领域技术人员建议各种改变 和修改。本公开旨在包括属于所附权利要求的范围的这样的改变和修改。
【权利要求】
1. 一种由无线网络中的网络节点使用的、用于增强无线通信中的可靠性的方法，该方 法包括： 在第一网络节点确定与第二网络节点的当前链路断开； 在第一网络节点试图恢复当前链路；以及 一旦确定当前链路不可恢复，则在第一网络节点根据多个切换规则中的一个来建立与 第二网络节点的新链路，在切换规则间切换规则根据优先级被排序。
2. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括： 监视第一网络节点和第二网络节点之间用于切换的多个候选波束，维持候选波束的集 合，以及基于候选波束是下述中的哪个来为每个候选波束指定优先级：（i)处于与当前链 路相关联的波束相同的控制信道中的波束；（ii)另一个控制信道中的波束；（iii)与当前 小区位于相同的小区站点的另一个小区中的波束；（iv)具有有线回程链路的另一个小区 站点的小区中的波束；或者（v)具有无线回程的另一个小区站点的小区中的波束。
3. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括： 传送至少一个波束，该至少一个波束包括第一网络节点能够对其执行测量和监视的基 准信号。
4. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括： 从第一网络节点接收测量报告；以及 基于测量报告，维持候选波束的集合，对每个候选波束指定优先级，并且选择新波束， 其中，测量报告包括以下中的至少一个：发射波束和接收波束的最佳对、发射波束和接 收波束的多个良好对以及信号强度。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，第一网络节点是移动站和基站中的至少一个，并 且第二网络节点是基站和网络实体中的至少一个， 其中，网络实体包括邻近基站、邻近小区、自组织的网络（SON)服务器、网关、管理实 体、移动性管理实体（MME)和回程实体中的至少一个，并且 其中，第二网络节点向第一网络节点发送拓扑信息，其中拓扑信息包括以下中的至少 一个： 在相同的小区站点的小区的标识， 用于与小区具有相同的小区标识的射频拉远头的波束的标识， 在不同的小区站点的邻近小区的标识， 关于是否由无线回程传输连接小区站点的信息， 从基站到网络的无线回程链路的跳的数量， 小区负载，和 回程延迟。
6. -种被配置为在无线网络中增强可靠性的基站，该基站包括： 处理器，被配置为： 确定与网络节点的当前链路断开； 试图恢复当前链路；以及 一旦确定当前链路不可恢复，则根据多个切换规则中的一个来建立与网络节点的新链 路，在切换规则间切换规则根据优先级被排序。
7. 根据权利要求6所述的基站，处理器进一步被配置为： 监视基站和网络节点之间用于切换的多个候选波束，维持候选波束的集合，以及基于 候选波束是下述中的哪个来为每个候选波束指定优先级：（i)处于与当前链路相关联的波 束相同的控制信道中的波束；（ii)另一个控制信道中的波束；（iii)与当前小区位于相同 的小区站点的另一个小区中的波束；（iv)具有有线回程链路的另一个小区站点的小区中 的波束；或者（v)具有无线回程的另一个小区站点的小区中的波束。
8. 根据权利要求6所述的基站，处理器进一步被配置为： 传送至少一个波束，该至少一个波束包括网络节点能够对其执行测量和监视的基准信 号。
9. 根据权利要求6所述的基站，处理器进一步被配置为： 从网络节点接收测量报告；以及 基于测量报告，维持候选波束的集合，对每个候选波束指定优先级，并且选择新波束， 其中，测量报告包括以下中的至少一个：发射波束和接收波束的最佳对、发射波束和接 收波束的多个良好对以及信号强度。
10. 根据权利要求6所述的基站，其中，网络节点是移动站或第二基站，并且 其中，基站向网络节点发送拓扑信息，其中拓扑信息包括以下中的至少一个： 在相同的小区站点的小区的标识， 用于与小区具有相同的小区标识的射频拉远头的波束的标识， 在不同的小区站点的邻近小区的标识， 关于是否由无线回程传输连接小区站点的信息， 从基站到网络的无线回程链路的跳的数量， 小区负载，和 回程延迟。
11. 一种被配置为在无线网络中增强可靠性的移动站，该移动站包括： 处理器，被配置为： 确定与基站的当如链路断开； 尝试恢复当前链路；以及 一旦确定当前链路不可恢复，则根据多个切换规则中的一个来建立与基站的新链路， 在切换规则间切换规则根据优先级被排序。
12. 根据权利要求1所述的方法、根据权利要求6所述的基站以及根据权利要求11所 述的移动站，其中，切换规则包括：（i)切换到另一个数据波束，同时保持与当前链路相关 联的波束相同的用于数据控制信道的波束；（ii)切换到一个或多个数据波束并且改变用 于数据控制信道的波束；（iii)切换到与当前小区位于相同的小区站点的小区；（iv)切换 到具有有线回程链路的在另一个小区站点的小区；或（v)切换到具有无线回程的在另一个 小区站点的小区，其中，规则⑴至⑷被自最高优先级到最低优先级进行排序，并且 其中，当前链路和新链路中的每一个包括与同步信道相关联的波束、与广播信道相关 联的波束、与数据控制信道相关联的波束和数据波束中的至少一个。
13. 根据权利要求11所述的移动站，处理器进一步被配置为： 监视移动站和基站之间用于切换的多个候选波束，维持候选波束的集合，以及基于候 选波束是下述中的哪个来为每个候选波束指定优先级：（i)处于与当前链路相关联的波束 相同的控制信道中的波束；（ii)另一个控制信道中的波束；（iii)与当前小区位于相同的 小区站点的另一个小区中的波束；（iv)具有有线回程链路的另一个小区站点的小区中的 波束；或者（v)具有无线回程的另一个小区站点的小区中的波束。
14. 根据权利要求11所述的移动站，处理器进一步被配置为： 向基站发送测量报告， 其中，由基站使用测量报告来维持候选波束的集合、对每个候选波束指定优先级，并且 选择新波束， 其中，测量报告包括以下中的至少一个：发射波束和接收波束的最佳对、发射波束和接 收波束的多个良好对以及信号强度。
15. 根据权利要求11所述的移动站，其中，移动站从基站接收拓扑信息，其中拓扑信息 包括以下中的至少一个： 在相同的小区站点的小区的标识， 用于与小区具有相同的小区标识的射频拉远头的波束的标识， 在不同的小区站点的邻近小区的标识， 关于是否由无线回程传输连接小区站点的信息， 从基站到网络的无线回程链路的跳的数量， 小区负载，和 回程延迟。
【文档编号】H04B7/04GK104115419SQ201280069874
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2012年12月14日 优先权日:2011年12月16日
【发明者】李英, 皮周悦, F.坎 申请人:三星电子株式会社
【专利摘要】无线网络中的网络节点执行用于增强无线通信中的可靠性的方法。该方法包括在第一网络节点确定与第二网络节点的当前链路断开。该方法也包括在第一网络节点试图恢复当前链路。该方法另外包括，一旦确定当前链路不可恢复，在第一网络节点根据多个切换规则中的一个建立与第二网络节点的新链路，在切换规则间切换规则根据优先级被排序。
【专利说明】在毫米波宽带通信中增强可靠性的方法和装置
【技术领域】
[0001] 本申请总体上涉及无线通信，并且更具体地，涉及在毫米波宽带通信中增强可靠 性的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 无线通信已经是近代史中最成功的革新中的一个。最近，无线通信服务的订户的 数量超过50亿并且继续快速增长。由于无线数据业务在智能电话和诸如平板机、"笔记本" 计算机、上网本和电子书阅读器之类的其他移动数据设备的消费者和商业中的增长的流行 性，对无线数据业务的需求快速地增加。为了满足移动数据业务中的高增长，无线电接口效 率和新的频谱的分配中的改善具有最高的重要性。
【发明内容】
[0003] 提供一种由无线网络中的网络节点使用的、用于增强无线通信中的可靠性的方 法。该方法包括在第一网络节点确定与第二网络节点的当前链路断开。该方法也包括在第 一网络节点试图恢复当前链路。该方法进一步包括：在确定当前链路不可恢复时，在第一网 络节点根据多个切换规则中的一个来建立与第二网络节点的新链路，在切换规则间切换规 则根据优先级被排序。
[0004] 提供一种被配置为增强无线网络中的可靠性的基站。基站包括被配置为确定与网 络节点的当前链路断开的处理器。处理器也被配置为试图恢复当前链路。处理器进一步被 配置为，在确定当前链路不可恢复时，根据多个切换规则中的一个来建立与网络节点的新 链路，在切换规则间切换规则根据优先级被排序。
[0005] 提供一种被配置为增强无线网络中的可靠性的移动站。移动站包括被配置为确定 与基站的当前链路断开的处理器。处理器也被配置为试图恢复当前链路。处理器进一步被 配置为，在确定当前链路不可恢复时，根据多个切换规则中的一个来建立与基站的新链路， 在切换规则间切换规则根据优先级被排序。
[0006] 在进行以下的本发明的【具体实施方式】之前，可以有利的是，阐述贯穿该专利文献 所使用的某些语词的定义：术语"包括"和"包含"以及其派生意指不进行限制的包括；术 语"或"是可兼的，意指和/或；字句"与...相关联的"和"与此相关联的"以及其派生可 以意指包括、被包括在内、与...互连、包含、被包含在内、连接到或与...连接、耦合到或 与...耦合、与...通信、与...协作、交织、并置、接近于、绑定到或与...绑定、具有、具 有...的属性等等；并且术语"控制器"意指控制至少一个操作的任何设备、系统或其部分， 这样的设备可以实施在硬件、固件或软件或者其至少两个的某组合中。应当注意到，与任何 特定控制器相关联的功能不管是本地还是远程的都可以是集中的或分布的。贯穿该专利文 献来提供对于某些语词的定义，那些本领域普通技术人员应该理解，在许多、即使不是最多 实例中，这样的定义适用于这样的定义的语词的在先的以及将来的使用。
[0007] 附图的简要说明
[0008] 为了更完全地理解本公开和其优点，现在结合附图对以下描述进行参考，在附图 中类似的附图标记表示类似的部分：
[0009] 图1图示出根据本公开的实施例的无线通信网络；
[0010] 图2A是根据本公开的实施例的正交频分多址（0FDMA)或毫米波发射路径的高层 次图；
[0011] 图2B是根据本公开的实施例的0FDMA或毫米波接收路径的高层次图；
[0012] 图3A图不出根据本公开的实施例的用于多输入多输出（ΜΙΜΟ)基带处理和利用许 多天线的模拟波束形成的发射路径；
[0013] 图3Β图示出根据本公开的实施例的用于ΜΜ0基带处理和利用许多天线的模拟波 束形成的另一个发射路径；
[0014] 图3C图示出根据本公开的实施例的用于ΜΜ0基带处理和利用许多天线的模拟波 束形成的接收路径；
[0015] 图3D图示出根据本公开的实施例的用于ΜΜ0基带处理和利用 [0016] 图4图示出根据本公开的实施例的使用天线阵列的无线通信系统；
[0017] 图5图示出根据本公开的实施例的在扇区或小区中的用于不同的目的的具有不 同的形状的不同的波束的示例；
[0018] 图6图示出根据本公开的实施例的基于拓扑的当前波束和候选波束以及小区的 示例；
[0019] 图7图示出根据本公开的实施例的用于可靠性增强的网络控制的波束/小区切换 的示例流程图；
[0020] 图8图示出根据本公开的实施例的用于可靠性增强的MS协助的波束/小区切换 的示例流程图；
[0021] 图9图示出根据本公开的实施例的基于拓扑的当前波束和候选波束以及小区的 另一个不例；
[0022] 图10图示出根据本公开的实施例的用于可靠性增强的网络控制的BS-BS波束/ 小区切换的示例流程图；以及
[0023] 图11图示出根据本公开的实施例的用于可靠性增强的第一 BS协助的BS-BS波束 /小区切换的示例流程图。
【具体实施方式】
[0024] 以下讨论的图1至11以及用于在该专利文献中描述本公开的原理的各种实施例 是仅仅作为说明并且不管怎样都不应当被理解为限制本公开的范围。=本领域技术人员将 理解，可以在任何适当地布置的无线通信系统中实施本公开的原理。
[0025] 通过许多实施例和实施方式的说明，根据以下详细描述，本公开的方面、特征和优 点将很明显。本公开也涵盖其他的和不同的实施例，并且在不背离本公开的精神和范围的 情况下，能够在各个显而易见的方面修改若干细节。
[0026] 在本公开中，为了说明，可以使用有限数量和类型的基站和移动站、服务流、连接、 例程或用例作为示例以进行说明。然而，在这里公开的实施例也适用于其他数量和类型的 基站、移动站、服务流、连接、例程和其他相关的用例。
[0027] 如同在这里完全地阐述以下文档和标准描述一样在此将其合并于本公 开：（i)在 2011 年 Proc. Sarnoff 讨论会的 F · Khan 和 Z · Pi 的"MmWave Mobile Broadband(MMB):Unleashing The 3 - 300 GHz Spectrum"（在下文中称为"REF1"）；在 2011 年 6 月 IEEE 通信杂志的 Z *Pi 和 F .Khan 的"An Introduction To Millimeter-Wave Mobile Broadband Systems"（在下文中称为"REF2"）；和在2011 年Proc.Sarnoff讨论会的 Z*Pi和 F*Khan 的"System Design And Network Architecture For A Millimeter-Wave Mobile Broadband(MMB)System"（在下文中称为 "REF3"）。
[0028] 由于无线数据业务在智能电话和诸如记事本、上网本和电子书阅读器之类的其他 移动数据设备的消费者和商业中的上涨的流行性，对无线数据业务需求快速地增加。为了 满足移动数据业务中的高增长，无线电接口效率和新频谱的分配中的改善具有最高的重要 性。
[0029] 包括LTE和移动WiMAX的当前第四代无线通信系统("4G系统"）使用诸如0FDM(正 交频分多路复用）、ΜΜ0(多输入多输出）、多用户分集、链路自适应等等的高级技术，以便 实现接近于以bps/Hz/小区为单位的理论极限的频谱效率。通过引入诸如载波聚合、高阶 ΜΜ0、协调式多点（CoMP)传输和中继等等的新技术来考虑空中接口性能的持续改善。然 而，人们通常认为，频谱效率的任何进一步改善将很可能收益不大。
[0030] 当不能显著地改善以bps/Hz/小区为单位的频谱效率时，增加容量的另一个可能 性是部署许多更小的小区。然而，能够被部署在地理区域中的较小的小区的数量可能由于 用于获得新站点、安装装备、提供回程等等所涉及的成本而是有限的。理论上，为了实现容 量方面的千倍的增加，小区的数量也需要增加相同的因数。非常小的小区的另一个缺点是 频繁的移交，这增加了网络信令开销和延迟时间（latency)。因此，尽管较小的小区可能是 未来的无线网络的组件，但是不能期望仅仅较小的小区以划算的方式满足适应移动数据业 务需求的增加的数量级所需的容量。
[0031] 除了上面描述的新的技术之外，正在研究更多技术来满足移动数据的爆炸性需 求。REFUREF2和REF3讨论在宽区域覆盖范围的情况下对于移动宽带（MMB)应用使用毫 米波段（3-300GHZ频谱）。由于短波长，这些频率的关键优点是频谱可用性和诸如天线和其 他无线电设备的小组件尺寸。由于它们的更小波长，能够将更多的毫米波天线放置在相对 小的区域中，因此能够以小的形成因子实现高增益天线。与当前4G系统相比，使用MMB通 信，能够使用更大的波段并且能够实现更高的吞吐量。
[0032] 在当前蜂窝式系统中，移动站（MS)能够使用一个或多个全向接收天线来检测基 站（BS)，并且使用一个或多个全向发射天线或具有非常宽的波束的天线来向BS传送信息。 这些特征允许MS容易地监听来自BS的下行链路控制信道并且检测BS，并且也允许MS在随 机接入过程期间容易地向BS发送信息。
[0033] 然而，在诸如MMB蜂窝式系统之类的具有定向天线或天线阵列的某些新的蜂窝式 系统中，挑战之一是移动站能够如何检测基站并且建立通信以进入网络。使其成为挑战的 一个理由是基站能够以定向波束发送其下行链路控制信道（例如，同步信道）或广播信道， 而移动站可以以定向波束来接收并发送信息。这使得移动站发现基站并且尝试随机地接入 网络更加困难。在一些网络中（例如，请参见REFUREF2和REF3)，不存在特定技术来解决 在具有定向天线或天线阵列的系统中如何高效地且可靠地支持移动站随机接入网络的问 题。
[0034] 本公开描述在毫米波宽带通信中增强可靠性的方法和装置。尽管在具有毫米波的 通信的上下文中描述本公开的实施例，但所公开的实施例也可适用于展现类似于毫米波的 属性的其他通信介质，例如，具有3GHz-30GHz频率的无线电波。在一些情况下，所公开的实 施例也适用于具有太赫频率的电磁波、红外线、可见光和其他光学介质。为了说明性目的， 在这里使用术语"蜂窝波段"和"毫米波波段"，其中"蜂窝波段"指的是大致几百兆赫至几 千兆赫的频率，并且"毫米波波段"指的是大致几十千兆赫至几百千兆赫的频率。两者之间 的一个差异是蜂窝波段中的无线电波具有较少的传播损耗并且能够提供优越的覆盖范围， 但是可能需要大的天线。另一方面，毫米波波段中的无线电波通常展现更高的传播损耗，但 是使它们自己很好地有助于高增益天线或小的形成因子的天线阵列设计。
[0035] 如上所述，毫米波典型地指的是具有在Imm-lOOmm范围内的波长的无线电波，其 对应于3GHz-300GHz的无线电频率。如由ITU(国际电信联合会）所定义的，这些频率也被 称为EHF (Extremely High Frequency,极高频）波段。这些无线电波展现独特的传播特性。 例如，与更低频率无线电波相比较，毫米波往往与更高的传播损耗相关联、具有较差的穿透 对象（例如，建筑、墙和树叶）的能力，并且对由于空气中的粒子（例如，雨滴）所引起的大 气吸收、偏转和衍射更敏感。然而，由于它们更小的波长，能够将更多的毫米波天线放置在 相对小的区域中，因此使得能够以小的形成因子实现高增益天线。另外，由于前述认识到的 缺点，这些无线电波与更低频率无线电波相比已经被更少利用。因此，可以以较低的成本获 得该波段中的频谱。
[0036] ITU 定义 3GHz_30GHz 中的频率作为 SHF (Super High Frequency，超高频）。SHF 波段中的频率展现类似于EHF波段（S卩，毫米波）中的无线电波的行为，诸如大的传播损耗 和以小形成因子实施高增益天线的可能性。
[0037] 在毫米波波段中有大量频谱可用。已经例如在近程（在10米内）的通信中使用 毫米波波段。然而，还未针对具有较宽覆盖范围的商业移动通信而优化毫米波波段中的 现有技术，所以当前不存在毫米波波段中的重要的商业蜂窝式系统。贯穿本公开，部署在 3-300GHZ频率中的移动宽带通信系统将被称为毫米波移动宽带（MMB)。
[0038] -种系统设计方法是平衡用于移动通信的现有技术并且利用毫米波信道作为用 于数据通信的额外频谱。在这样的系统中，通信站（包括不同类型的移动站、基站和中继 站）使用蜂窝波段和毫米波波段两者来进行通信。蜂窝波段可以处于大致几百兆赫至几 千兆赫的频率中。与毫米波相比较，这些频率中的无线电波可以展现更少的传播损耗，能够 较好地穿透障碍，并且对非视距（NLOS)通信链路或诸如氧、雨和空中的其他粒子进行的吸 收之类的其他减损更不敏感。因此，可以有利的是，经由蜂窝无线电频率传送某些重要的控 制信道信号，同时利用毫米波进行高数据速率通信。
[0039] 在另一个系统设计方法中，独立移动通信和控制/数据通信两者可以出现在MMB 中。MMB中的通信可以与当前蜂窝式系统（例如，4G、3G等等）共存。在移动站处于MMB中 的覆盖范围"空洞"中或来自MMB中的基站的信号强度不足够强的情形中，移动站能够移交 到现有3G或4G蜂窝式系统。利用覆盖范围层次网络结构，MMB中的基站能够包括不同的 尺寸，其中较小的小区能够由较大的小区覆盖范围。
[0040] 在具有定向天线或天线阵列的系统中，挑战之一是，由于诸如阻挡视线的障碍或 非视线的好路径之类的理由，发射机和接收机之间的链路或连接可能被断开或削弱。在这 样的情形中，可能不能较好地提供通信的可靠性。本公开解决如何在具有定向天线或天线 阵列的系统中增强可靠性的问题。
[0041] 在这里公开的实施例主要描述基站和移动站之间的通信（例如，基站到移动站的 传输）。本领域技术人员将认识到，所公开的实施例也可适用于基站之间的通信（例如，基 站到基站的传输），并且可适用于移动站之间的通信（例如，移动站到移动站的通信）。在 这里公开的实施例可适用于具有大量天线的通信系统，诸如MMB、RF频带中的系统等等。
[0042] 图1图示出根据本公开的实施例的无线通信网络。图1中图示的无线通信网络 100的实施例仅仅用于说明。在不背离本公开的范围的情况下，能够使用无线通信网络100 的其他实施例。
[0043] 在所图示的实施例中，无线通信网络100包括基站（BS) 101、基站（BS) 102、基站 (BS) 103和其他类似的基站（未示出）。基站101与基站102和基站103进行通信。基站 101也与因特网130或类似的基于IP的系统（未示出）进行通信。
[0044] 基站102向基站102的覆盖区域120内的第一多个订户站（在本文也被称为移动 站）提供到因特网130的无线宽带接入（经由基站101)。贯穿本公开，术语移动站（MS)与 术语订户站是可互换的。第一多个订户站包括可以位于小型企业（SB)中的订户站111、可 以位于企业（E)中的订户站112、可以位于WiFi热点（HS)中的订户站113、可以位于第一 住宅（R)中的订户站114、可以位于第二住宅（R)中的订户站115,以及可以是诸如蜂窝电 话、无线膝上计算机、无线PDA等等的移动设备（M)的订户站116。
[0045] 基站103向基站103的覆盖区域125内的第二多个订户站提供到因特网130的无 线宽带接入（经由基站101)。第二多个订户站包括订户站115和订户站116。在示例性实 施例中，基站101-103可以使用0FDM或0FDMA技术彼此通信并且与订户站111-116进行通 ?目。
[0046] 每个基站101-103能够具有全球唯一的基站标识符（BSID)。BSID往往是MAC (介 质访问控制）ID。每个基站101-103能够具有多个小区（例如一个扇区能够是一个小区）， 每个具有往往在同步信道中被携带的物理小区标识符或前导序列。
[0047] 尽管图1中描绘了仅仅六个订户站，但应当理解，无线通信网络100可以向额外的 订户站提供无线宽带接入。请注意，订户站115和订户站116位于覆盖区域120和覆盖区 域125两者的边缘上。订户站115和订户站116每个均与基站102和基站103两者进行通 信，并且可以被说是操作在为本领域技术人员所知的移交模式中。
[0048] 订户站111-116可以经由因特网130接入语音、数据、视频、视频会议和/或其他 宽带服务。例如，订户站116可以是任何数量的移动设备，包括具有无线能力的膝上型计算 机、个人数据助理、笔记本、手持设备，或其他具有无线能力的设备。订户站114和115例如 可以是具有无线能力的个人计算机（PC)、膝上型计算机、网关或另一个设备。
[0049] 图2A是根据本公开的实施例的正交频分多址（0FDMA)或毫米波发射路径的高层 次图。图2B是根据本公开的实施例的0FDMA或毫米波接收路径的高层次图。在图2A和图 2B中，发射路径200可以例如被实施在基站（BS) 102中，并且接收路径250可以例如被实施 在诸如图1的订户站116的订户站中。然而，将理解的是，接收路径250能够被实施在基站 (例如，图1的基站102)中，并且发射路径200能够被实施在订户站中。发射路径200和接 收路径250的所有或部分可以包括一个或多个处理器或由一个或多个处理器组成。
[0050] 发射路径200包括信道编码和调制块205、串至行（S至P)块210、尺寸N的快速傅 里叶逆变换（IFFT)块215、并至串（P至S)块220、添加循环前缀块225、上变频器（UC) 230。 接收路径250包括下变频器（DC255)、去除循环前缀块260、串行至并行（S至P)块265、尺 寸N快速傅里叶变换（FFT)块270、并至串（P至S)块275、信道解码和解调块280。
[0051] 可以以软件来实施图2A和2B中的至少一些组件，同时可以由可配置的硬件或者 软件与可配置的硬件的混合来实施其他组件。具体地，请注意，在本公开文档中描述的FFT 块和IFFT块可以被实施为可配置的软件算法，其中尺寸N的值可以根据实施方式被修改。
[0052] 此外，尽管本公开涉及实施快速傅里叶变换和快速傅里叶逆变换的实施例，但这 是仅仅作为说明并且不应当被理解为限制本公开的范围。将理解的是，在本公开的替换实 施例中，可以分别地容易地由离散傅里叶变换（DFT)函数和离散傅里叶逆变换（IDFT)函数 来替代快速傅里叶变换函数和快速傅里叶逆变换函数。将理解的是，对于DFT和IDFT函数， N变量的值可以是任何整数（即，1、2、3、4,等等），而对于FFT和IFFT函数，N变量的值可 以是作为2的幂的任何整数（即，1、2、4、8、16,等等）。
[0053] 在发射路径200中，信道编码和调制块205接收信息比特的集合、应用编码（例 如，LDPC编码），对输入的比特进行调制（例如，四相移键控（QPSK)或正交调幅（QAM))以 产生频率域调制码元的序列。串至并块210将串行调制的码元转换（S卩，解多路复用）为并 行数据以产生N个并行码元流，其中N是在BS 102和SS116中使用的IFFT/FFT尺寸。尺 寸N的IFFT块215然后对N个并行码元流执行IFFT操作，以产生时间域输出信号。并至 串块220对来自尺寸N的IFFT块215的并行时间域输出码元进行转换（S卩，多路复用）以 产生串行时间域信号。添加循环前缀块225然后对时间域信号插入循环前缀。最后，上变 频器230将添加循环前缀块225的输出调制（S卩，上变频）为RF频率，以用于经由无线信 道进行传输。也可以在转换到RF频率之前在基带对信号进行滤波。
[0054] 传送的RF信号在通过无线信道之后达到SS116,并且执行与在BS 102的那些操作 相反的操作。下变频器255将所接收的信号下变频为基带频率，并且去除循环前缀块260 去除循环前缀以产生串行时间域基带信号。串至并块265将时间域基带信号转换为并行时 间域信号。尺寸N的FFT块270然后执行FFT算法以产生N个并行频率域信号。并至串块 275将并行频率域信号转换为已调制的数据码元的序列。信道解码和解调块280对调制的 码元进行解调并且然后进行解码，以恢复原始输入数据流。
[0055] 基站101-103中的每一个可以实施类似于在到订户站111-116的下行链路中进行 传送的发射路径，并且可以实施类似于在来自订户站111-116的上行链路中进行接收的接 收路径。类似地，订户站111-116中的每一个可以实施与用于在到基站101-103的上行链 路中进行传送的体系结构相对应的发射路径，并且可以实施与用于在来自基站101-103的 下行链路中进行接收的体系结构相对应的接收路径。
[0056] 在本公开的一个实施例中，基站（BS)能够具有一个或多个小区，并且每个小区能 够具有一个或多个天线阵列，其中小区内的每个阵列能够具有不同的帧结构，例如，时分双 工（TDD)系统中的不同的上行链路和下行链路比。能够在一个阵列中或在一个小区中应用 多个TX/RX(传送/接收）链。小区中的一个或多个天线阵列能够具有相同的下行链路控 制信道（例如，同步信道、物理广播信道等等）传输，同时能够在特定于每个天线阵列的帧 结构中传送其他信道（例如，数据信道）。
[0057] 基站能够使用一个或多个天线或天线阵列来执行波束形成。天线阵列能够形成具 有不同的宽度（例如，宽波束、窄波束等等）的波束。能够例如在宽波束中传送下行链路控 制信道信息、广播信号和消息以及广播数据信道和控制信道。宽波束可以包括一次传送的 单个宽波束或连续多次的窄波束的扫频。能够例如在窄波束中传送多播和单播数据以及控 制信号和消息。
[0058] 能够在同步信道中携带小区的标识符。能够在下行链路控制信道（例如，同步信 道、物理广播信道等等）中隐含地或明确地携带阵列、波束的标识符等等。能够通过宽波束 发送这些信道。通过获得这些信道，移动站（MS)能够检测标识符。
[0059] 移动站（MS)也能够使用一个或多个天线或天线阵列来执行波束形成。如在BS 天线阵列中，在MS的天线阵列能够形成具有不同的宽度的波束（例如，宽波束、窄波束，等 等）。能够例如在宽波束中传送广播信号和消息以及广播数据信道和控制信道。能够例如 在窄波束中传送多播和单播数据以及控制信号和消息。
[0060] 波束能够是各种形状，或能够具有各种波束图案。波束形状或波束图案能够是规 则或不规则的，例如，锐化波束形状、锥形波束形状、具有旁瓣的不规则主瓣，等等。能够例 如使用图3A至3D中的发射路径和接收路径来形成、传送、接收波束。
[0061] 图3A图不出根据本公开的实施例的用于多输入多输出（ΜΙΜΟ)基带处理和利用许 多天线的模拟波束形成的发射路径。发射路径300包括波束形成体系结构，其中从基带处 理输出的所有信号被完全地连接到天线阵列的所有移相器和功率放大器（ΡΑ)。
[0062] 如图3Α中所示，Ns个信息流由基带处理器（未示出）来处理，并且被输入到基带 ΤΧ ΜΜ0处理块310。在基带ΤΧ ΜΜ0处理之后，信息流在数字和模拟转换器（DAC)312被 转换，并且进一步由中频（IF)和射频（RF)上变频器314来处理，该中频（IF)和射频（RF) 上变频器314将基带信号转换为RF载波频带中的信号。在一些实施例中，一个信息流能够 被拆分为1(同相）和Q(正交）信号以用于调制。在IF和RF上变频器314之后，信号被 输入到TX波束形成模块316。
[0063] 图3A示出用于波束形成模块316的一个可能的体系结构，其中信号全部地被连接 到发射天线的所有移相器和功率放大器（PA)。来自IF和RF上变频器314的每一个信号能 够通过一个移相器318和一个PA 320,并且经由组合器322,能够将所有信号组合以贡献给 TX天线阵列324的天线中的一个。在图3A中，在TX阵列324中存在Nt个发射天线。每个 天线能够具有一个或多个天线元件。每个天线通过空中传送信号。控制器330能够与包括 基带处理器、IF和RF上变频器314、TX波束形成模块316以及TX天线阵列模块324的TX 模块进行交互。接收机模块332能够接收反馈信号并且反馈信号能够被输入到控制器330。 控制器330能够处理反馈信号并且调整TX模块。
[0064] 图3B图示出根据本公开的实施例的用于ΜΜ0基带处理和利用许多天线的模拟波 束形成的另一个发射路径。发射路径301包括波束形成体系结构，其中从基带处理输出的 信号被连接到天线阵列的子阵列的移相器和功率放大器（PA)。除波束形成模块316的差异 夕卜，发射路径301类似于图3A的发射路径300。
[0065] 如图3B中所示，来自基带的信号通过IF和RF上变频器314被处理，并且被输入 到天线阵列324的子阵列的移相器318和功率放大器320,其中子阵列具有Nf个天线。对 于来自基带处理（例如，MMO处理的输出）的Nd个信号，如果每个信号去往具有Nf个天 线的子阵列，则发射天线的总数Nt应当是Nd*Nf。发射路径301包括用于每个子阵列的相 等数量的天线。然而，本公开不限于此。更确切些，对于所有子阵列来说用于每个子阵列的 天线的数量不必是相等的。
[0066] 发射路径301包括来自MMO处理的一个输出信号来作为至利用天线的一个子阵 列的RF处理的输入。然而，本公开不限于此。相反，来自基带处理的Nd个信号中的一个或 多个信号（例如，ΜΜ0处理的输出）能够被输入到子阵列中的一个。当来自ΜΜ0处理的 多个输出信号作为至子阵列中的一个的输入时，来自ΜΜ0处理的多个输出信号中的每一 个能够被连接到子阵列的天线中的部分或全部。例如，利用天线的子阵列中的每一个的RF 和IF信号处理能够与图3A中的利用天线阵列的处理或利用天线阵列的任何类型的RF和 IF信号处理相同。与天线的一个子阵列有关的处理可以被称为一个"RF链"。
[0067] 图3C图示出根据本公开的实施例的用于ΜΜ0基带处理和利用许多天线的模拟波 束形成的接收路径。接收路径350包括波束形成体系结构，其中通过放大器（例如，低噪声 放大器（LNA))和移相器来处理在RX天线接收的所有信号。然后信号被组合以形成能够进 一步被转换为基带信号并且在基带中被处理的模拟流。
[0068] 如图3C中所示，NR个接收天线360接收由发射天线通过空中传送的信号。每个接 收天线能够具有一个或多个天线元件。通过LNA 362和移相器364来处理来自RX天线的 信号。然后在组合器366组合信号以形成模拟流。总共能够形成Nd个模拟流。能够经由 RF和IF下变频器368和模拟数字转换器（ADC) 370进一步将每个模拟流转换为基带信号。 能够在基带RX ΜΜ0处理模块372和其他基带处理中处理所转换的数字信号，以获取恢复 的NS个信息流。控制器380能够与包括基带处理器、RF和IF下变频器368、RX波束形成 模块363和RX天线阵列模块360的RX模块进行交互。控制器380能够向能够发送反馈信 号的发射机模块382发送信号。控制器380能够调整RX模块并且确定和形成反馈信号。
[0069] 图3D图示出根据本公开的实施例的用于ΜΜ0基带处理和利用许多天线的模拟 波束形成的另一个接收路径。接收路径351包括波束形成体系结构，其中能够由放大器和 移相器处理由天线阵列的子阵列接收的信号，以形成能够被转换并且在基带中处理的模拟 流。除波束形成模块363的差异外，接收路径351类似于图3C的接收路径350。
[0070] 如图3D中所示，由天线阵列360的子阵列的NfR个天线接收的信号被LNA 362和 移相器364处理，并且在组合器366被组合，以形成模拟流。能够存在NdR个子阵列（NdR =NR/NFR)，其中每个子阵列形成一个模拟流。因此，总共能够形成NdR个模拟流。能够经 由RF和IF下变频器368和ADC370将每个模拟流转换为基带信号。能够在基带模块372 中处理NdR个数字信号，以获取恢复的Ns个信息流。接收路径351包括用于每个子阵列的 相等数量的天线。然而，本公开不限于此。更确切些，对于所有子阵列来说用于每个子阵列 的天线的数量不必是相等的。
[0071] 接收路径351包括来自利用天线的一个子阵列的RF处理的一个输出信号，来作为 至基带处理的输入中的一个。然而，本公开不限于此。更确切些，来自利用天线的一个子阵 列的RF处理的一个或多个输出信号能够被输入到基带处理。当来自利用天线的一个子阵 列的RF处理的多个输出信号是输入时，来自利用天线的一个子阵列的RF处理的多个输出 信号中的每一个能够被连接到所述子阵列的天线的部分或全部。例如，利用天线的子阵列 中的每一个的RF和IF信号处理能够与图3C中的利用天线阵列的处理或利用天线阵列的 任何类型的RF和IF信号处理相同。与天线的一个子阵列有关的处理能够被称为一个"RF 链"。
[0072] 在其他的实施例中，能够存在类似于图3A至3D中的路径的、但是具有不同的波束 形成结构的其他发射和接收路径。例如，功率放大器320能够在组合器322之后，所以放大 器的数量能够被减小。
[0073] 图4图示出根据本公开的实施例的使用天线阵的无线通信系统。图4中图示的无 线通信系统400的实施例仅仅用于说明。在不背离本公开的范围的情况下，能够使用无线 通信系统400的其他实施例。
[0074] 如图4中所示，系统400包括基站401-403和移动站410-430。基站401-403可以 表不图1的一个或多个基站10卜103。同样地，移动站410-430可以表不图1的一个或多个 订户站111-116。
[0075] BS 401包括三个小区：小区0、小区1和小区2。每个小区包括两个阵列：阵列0和 阵列1。在BS 401的小区0中，天线阵列0和阵列1可以在宽波束上发射相同的下行链路 控制信道。然而，阵列〇能够具有与阵列1不同的帧结构。例如，阵列〇可以从MS 420接 收上行链路单播通信，而阵列1能够与BS 402的小区2阵列0传送下行链路回程通信。BS 402包括连接到一个或多个回程网络的有线回程。也能够通过具有不与图4中示出的来自 BS401的最宽的发射波束一样宽的波束宽度的多个波束来传送同步信道（SCH)和广播信道 (BCH)。用于SCH或BCH的这些多个波束中的每一个可以具有与比用于单播数据通信-- 其能够用于基站和单个移动站之间的通信--的波束更宽的波束宽度。
[0076] 贯穿本公开，能够由诸如示出在图3A和图3B中的发射路径来形成发射波束。同 样地，能够由诸如示出在图3C和图3D中的接收路径来形成接收波束。
[0077] 图4中图示的一个或多个无线链路可能由于L0S堵塞（例如，诸如人或汽车之类 的对象移动到L0S中）而断开，或者NL0S可能不具有足够强的射线来维持通信。即使MS 接近于BS并且MS仅仅移动短距离，链路也可能断开。在这样的情况中，如果不能恢复当前 链路，则MS可能需要切换链路。即使MS不在小区边缘MS也可能需要切换链路。
[0078] 如果阵列中的每个天线没有被定位在高仰角，那么可以使用基本上覆盖球形的TX 或RX波束。例如，如果每个波束的形状象锥形，那么在方位角搜索的360度圆形的每个采 样点，可能需要180度仰角搜索。替换地，如果每个天线被定位在高仰角，那么在方位角搜 索的360度圆形的每个采样点，小于180度仰角的搜索可能是足够的。
[0079] 图5图示出根据本公开的一个实施例的在扇区或小区中的用于不同的目的的具 有不同的形状和不同的波束宽度的不同的波束的示例。图5中图示的实施例仅仅用于说 明。在不背离本公开的范围的情况下，能够使用其他实施例。图5中示出的扇区/小区可 以表示图4中描绘的一个或多个基站小区。
[0080] 图5示出在两个维度中--在方位角和仰角中--所图示的不同的波束。例如， 水平维度可以是用于方位角的角度，并且垂直维度可以是仰角的角度，或者反之亦然。波束 能够处于三个维度中（例如，像锥形），然而，为了易于说明，图5仅仅示出两个维度。贯穿 本公开，波束（包括TX波束和RX波束）能够具有各种波束宽度或各种形状，包括不受图中 的那些限制的规则的或不规则的形状。
[0081] 在扇区或小区中，具有一个或多个RF链的一个或多个阵列能够为了不同的目的 而以不同的形状生成波束。在图5中，垂直维度能够表示仰角，并且水平维度能够表示方位 角。如图5中所示，可以配置宽波束BB1、BB2(也称作广播波束或"BB"）来用于同步、物理 广播信道或指示物理数据控制信道位于何处等等的物理配置指示信道。宽波束能 够携带用于小区的相同的信息。
[0082] 尽管在图5中图示两个宽波束BB1、BB2,但可以针对一个或多个BB来配置小区。 当在小区中存在多个BB时，能够通过隐含的或明确的标识符来区分BB，并且能够由MS使用 标识符来监视和报告BB。能够对BB波束进行扫频和重复。关于BB波束的信息的重复可以 取决于接收BB波束的MS的RX波束的数量。也就是说，在一个实施例中，关于BB波束的信 息的重复的数量可以不少于在MS处接收BB波束的RX波束的数量。
[0083] 宽控制信道波束B1_B4(总起来说"B波束"）能够被用于控制信道。控制信道波 束B1-B4可以或可以不使用与宽波束相同的波束宽度。波束B1-B4可以或可以不 使用与宽波束BB1、BB2相同的基准信号来用于MS测量和监视。宽波束B1-B4对于针对一 组MS的广播或多播以及诸如MS特定控制信息（例如，用于MS的资源分配）之类的用于某 个MS的控制信息尤其有用。
[0084] 尽管在图5中图示出四个控制信道波束B1-B4,但可以针对一个或多个B波束来配 置小区。当在小区中存在多个B波束时，能够通过隐含的或明确的标识符来区分B波束，并 且能够由MS使用标识符来监视和报告B波束。能够对B波束进行扫频和重复。关于B波 束的信息的重复可以取决于接收B波束的MS的RX波束的数量。也就是说，在一个实施例 中，关于B波束的信息的重复的数量可以不少于在MS处接收B波束的RX波束的数量。MS 可以或可以不通过使用关于波束BB1、BB2的信息来搜索波束B1-B4。
[0085] 波束bll_b44(总起来说"b波束"）可以被用于数据通信。b波束可以具有自适应 的的波束宽度。对于一些MS (例如，具有低速的MS)，能够使用较窄的波束，并且对于一些 MS，能够使用较宽的波束。能够由b波束来携带基准信号。尽管在图5中图示出十九个b 波束，但可以针对一个或多个b波束来配置小区。当在小区中存在多个b波束时，能够通过 隐含的或明确的标识符来区分b波束，并且能够由MS使用标识符来监视和报告b波束。能 够重复b波束。关于b波束的信息的重复可以取决于接收b波束的MS的RX波束的数量。 也就是说，在一个实施例中，关于b波束的信息的重复的数量可以不少于在MS处接收b波 束的RX波束的数量。在MS监视到波束之后，能够利用RX波束将TX波束b锁定。如果通 过锁定的RX波束来发送数据信息，则可以不需要关于b波束的信息的重复。
[0086] 数据控制信道能够例如在B波束上。在某些实施例中，MS能够与能够在例如B波 束的一个或多个波束上的数据控制信道相关联或附着于其。在表示为情况1的某些实施例 中，在能够携带数据控制信道的一个或多个B波束中的一个B波束上携带的数据控制信道 能够包括可以在B波束的相同覆盖范围内的一个或多个b波束上调度其数据的MS的数据 控制信息（例如，资源分配）。例如，如果MSI与在波束B1上携带的数据控制信道相关联， 那么如果将在bll上调度用于MSI的数据，则数据控制信道能够包括bll的数据控制信息， 其中bll在B1的覆盖范围内。能够通过例如使用模拟或RF波束形成来形成例如B波束的 用于数据控制信道的波束，而例如B波束的覆盖范围内的b波束的数据波束能够例如通过 具有相同的移相器阶段或与用于形成B波束的那个相同的RF波束形成的相同的加权向量 而具有相同的模拟或RF波束形成，并且另外，数字波束形成或MMO预编码能够用于形成B 波束的覆盖范围内的不同的b波束。
[0087] 在表示为情况2的某些实施例中，在能够携带数据控制信道的一个或多个B波束 中的一个B波束上携带的数据控制信道能够包括可以在B波束的相同的或不同的覆盖范围 内的一个或多个b波束上调度其数据的MS的数据控制信息（例如，资源分配）。例如，如 果MSI与在波束B1上携带的的数据控制信道相关联，那么如果将在bll和b21上调度用于 MSI的数据，则数据控制信道能够包括bll和b21的数据控制信息，其中bll在B1的覆盖范 围内，并且b21在B2的覆盖范围内；然而，MSI附着于波束B1上的而不是B1和B2两者上 的数据控制信道。能够通过例如使用模拟或RF波束形成来形成例如B波束的用于数据控 制信道的波束，而例如b波束的数据波束能够例如通过具有相同的或不同的移相器阶段或 与用于形成B波束的那个相比相同的或不同的RF波束形成的加权向量而具有相同的模拟 或RF波束形成，并且另外，数字波束形成或ΜΙΜΟ预编码能够用于形成不同的b波束。
[0088] 根据本公开的实施例，当MS和BS之间的当前链路处于链路可能丢失或断开的条 件下时，MS或网络能够恢复当前链路。如果当前链路丢失或断开，则MS或网络能够通过恢 复当前链路或根据许多切换规则中的一个来建立新链路而试图建立链路。切换规则包括： (i)改变数据波束（或多个）但是保持数据控制波束（或多个）；（ii)改变数据控制波（或 多个）切换到处于与当前小区相同的小区站点的小区；（iv)切换到具有有线回程链 路的在另一个小区站点的小区；和（v)切换到具有无线回程的在另一个小区站点的小区。 例如，对于情况1，其中数据控制波束携带至在与数据控制波束相同的覆盖范围内的数据波 束上调度的MS的数据控制信息，切换规则包括：（i)切换到相同的控制信道中的另一个波 束，或在用于数据控制的相同的波束（或多个）的覆盖范围内改变数据波束；（ii)切换到 另一个控制信道中的一个或多个波束，或改变为用于数据控制的不同的波束（或多个）的 覆盖范围内的数据波束，或者切换到一个或多个数据波束并且改变用于数据控制信道的波 束；（iii)切换到处于与当前小区相同的小区站点的小区；（iv)切换到具有有线回程链路 的在另一个小区站点的小区；以及（v)切换到具有无线回程的在另一个小区站点的小区。 如以下更详细地讨论的，在切换规则间，切换规则根据优先级被排序。
[0089] MS或网络（包括诸如基站、小区、邻近基站、邻近小区、自组织的网络（SON)服务 器、网关、管理实体、移动性管理实体（MME)、回程实体等等的网络实体）能够基于测量以及 诸如小区站点和回程条件（例如，有线或无线）之类的拓扑信息来维持候选波束和/或小 区的列表。能够根据候选波束是处于与当前波束相同的控制信道、相同的小区、相同的小区 站点、处于具有有线回程的小区中、还是处于具有无线回程的小区中来指配候选波束优先 级。可以以下降优先级顺序对这些进行排序。也能够连同信号强度的测量等等来做出哪个 波束将具有更高优先级的确定。例如，具有更高的信号强度的波束能够是具有更高优先级 的候选者。如果一些候选波束具有类似的信号强度（例如，候选波束之间的信号强度的差 在阈值内），那么能够通过候选波束是处于与当前波束相同的控制信道、相同的小区、相同 的小区站点中、处于具有有线回程的小区中、还是处于具有无线回程的小区中，来确定优先 级顺序，可以以下降的优先级顺序被排序。贯穿本公开（例如，在图4至图11中），网络能 够包括诸如基站、小区、邻近基站、邻近小区、SON服务器、网关、管理实体、MME、回程实体等 等的网络实体。
[0090] 图6图示出根据本公开的实施例的基于拓扑的当前波束和候选波束以及小区的 示例。图6中图示的无线通信系统600的实施例仅仅用于说明。在不背离本公开的范围的 情况下，能够使用无线通信系统600的其他实施例。
[0091] 如图6中所示，系统600包括基站601-603和移动站610、620。基站601-603可以 表示图1的一个或多个基站101-103或图4的基站401-403。同样地，移动站610、620可以 表示图1的一个或多个订户站111-116或图4的订户站410-430。
[0092] MS 610可以通过其一个或多个RX波束从一个或多个BS 601-603接收一个或多个 波束。为了该示例的目的，假定MS 610通过发射波束TX B1和接收波束RX B3具有与BS 601小区0的最好的连接。MS 610也监视MS 610能够接收的其他波束。MS 610能够确定 BS 601小区0 TX B2和B3来自于与其当前最好的连接、即BS 601小区0 TX B1相同的小 区。因此，MS 610能够将BS 601小区0 TX B2和BS 601小区0 TX B3放置为更高优先级 的候选波束，因为到BS 601小区0 TX B2或BS 601小区0 TX B3的切换将不迫使小区切 换（即，所有三个波束都与相同的小区BS 601小区0相关联）。
[0093] 如果TX B1和TX B2与相同的控制信道相关联，但是TX B1和TX B3与不同的控 制信道相关联，则可以与TX B3相比为TX B2指配更高的优先级作为候选者，因为到TX B2 的切换将不需要控制信道切换，而到TX B3的切换将包括控制信道切换。类似地，BS 601 小区2 TX B4能够被指配具有第二级别的优先级的候选波束，因为从BS 601的小区0到小 区2的波束切换包括小区切换，但是因为它们在相同的小区站点所以将不需要从小区0到 小区2的回程数据递送。
[0094] 来自BS 603小区2 TX B7的波束是能够被指配第三级别的优先级的、用于波束切 换的候选波束，因为至BS 603小区2 TX B7的波束切换包括小区站点切换（从BS 601到 BS 603)，但是BS 603具有有线回程。来自BS 602 TX B5和B6的波束是能够被指配第四 级别的优先级的候选波束，因为BS 602具有无线回程，并且如果当前波束应当被切换到BS 602 TX B5或B6,则至BS602的切换可能引入用于回程数据传递的额外的延迟和成本。在 最低级别的优先级，至TX B9和TX B8的切换将使用MS 620来将信息中继到MS 610。由于 通过另一个MS中继信息的成本，该路由可以具有最低的优先级。
[0095] 来自基站的波束能够是包含同步信道的波束、或具有广播信道的波束、或具有数 据控制信道的波束、或者甚至数据波束。在该示例中，能够根据候选波束是处于与当前波 束相同的控制信道、相同的小区、相同的小区站点中，处于具有有线回程的小区中，还是处 于具有无线回程的小区中来确定候选波束优先级，其中以下降的优先级顺序对这些进行排 序。也能够结合信号强度的测量等等来做出关于哪个波束将具有更高优先级的确定。例 如，具有更高的信号强度的波束能够是具有更高优先级的候选者。如果一些候选波束具有 类似的信号强度（例如，候选波束之间的信号强度的差在阈值内），那么能够通过候选波束 处于与当前波束相同的控制信道、相同的小区、相同的小区站点中，处于具有有线回程的小 区中，还是处于具有无线回程的小区中，来确定优先级顺序，其可以以下降的优先级顺序被 排序。
[0096] 图7图示出根据本公开的实施例的用于可靠性增强的网络控制的波束/小区切换 的示例流程图。图7中图示的流程图仅仅用于说明。在不背离本公开的范围的情况下，能 够使用流程图的其他实施例。
[0097] 在图7的实施例中，每个天线阵列被配置为操纵其波束，并且MS能够测量波束并 且向网络报告回关于波束质量的信息。如果MS的当前链路变得不能令人满意，则同一阵列 中具有更高的质量的一个或多个其他波束（如果有的话）能够被选择并被用于通信。这些 能够是窄波束或宽波束。也能够使用来自其他阵列的一个或多个其他波束。也能够使用来 自相同的小区位置的不同小区中的阵列的一个或多个波束。或者，能够使用来自不同的小 区站点的不同的小区中的阵列的一个或多个波束。波束可以包括与同步信道相关联的波 束、与广播信道相关联的波束、与数据控制信道相关联的波束或数据波束。
[0098] 在操作701中，BS或网络向MS发送物理小区ID、阵列ID、用于波束的标识（例如， 波束ID)和基准信号中的一个或多个。在操作703中，BS或网络也可以向MS发送测量配 置。在操作705中，MS执行测量，并且在操作707中，MS向BS或网络发送测量报告。测量 报告例如可以包括BS TX波束和MS RX波束的最佳对、BS TX波束和MS RX波束的多个良 好对等等、以及信号强度（诸如信号干扰噪声比（SINR)、信噪比（SNR)、信号干扰比（SIR)、 基准信号接收功率（RSRP)、基准信号接收质量（RSRQ)等等）。
[0099] 如果满足某些条件，则BS选择小区内的其他波束来用于MS (操作709)。条件例如 可以包括否定确认（NACK)的数量大于阈值、和基于测量报告其他波束比当前波束好（即， 好某一值，例如，诸如SINR、SIR、SNR、RSRP、RSPQ等等的信号强度的若干dB)，等等。
[0100] 在操作711中，BS或网络向MS发送将被切换到的TX波束ID。如果将被切换到的 波束是TX数据波束，则将被切换到的TX波束ID的信息能够被包括在调度信息的消息中。 如果将被切换到的波束是TX数据控制波束，则信息能够被包括在一个消息中。消息也能够 包括何时将使用指定TX波束ID (例如，在多少子帧、帧、超帧等等之后，或在哪个子帧、帧、 超帧等等，切换将发生）。为了增加 MS将接收消息的可靠性，BS可以发送消息的多个拷贝， 或BS可以使用多个波束或阵列来发送消息。
[0101] 一旦MS接收BS将切换到的TX波束ID，MS就将对于该TX波束ID锁定其RX波束 (操作713)。MS能够基于其先前的测量来锁定RX波束。例如，MS能够检查测量并且确定 哪个RX波束对于BS将在随后的传输中使用的、具有由BS指示的TX波束ID的TX波束最 好。
[0102] 如果MS不具有RX波束形成并且将被切换到的波束是数据波束，那么BS可能不需 要向MS发送TX波束ID，因为MS不需要对于TX波束锁定其RX波束。然而，如果将被切换 到的波束是控制波束，那么在至MS的消息中可能需要用于控制波束的TX波束ID。
[0103] BS在指定的时间使用TX波束ID来向MS发送信息。如果波束是诸如数据控制波 束的控制波束，那么MS可以发送MS接收到关于BS TX控制波束切换的消息的确认（操作 715)，并且在BS接收确认之后，BS能够使用TX波束ID来向MS发送信息。MS然后能够在 新的BS TX波束与BS进行通信。必要时，MS能够执行测量。
[0104] 如果满足某些条件，则BS选择相同的小区站点中的其他小区（操作717)。条件例 如可以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告来自其他小区的波束比当前波束好 (即，好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等）。基于条件，可以确定在使用的当 前小区内不存在好的候选波束（例如，信号强度没有足够好），等等。
[0105] 在这样的情形下，可以执行将使当前小区切换到相同的小区站点中的另一个小区 的小区内移交（操作719)。MS能够报告关于邻近小区的TX波束（例如，用于同步信道或 广播信道的波束，或数据控制波束）和对应的RX波束的对的测量。BS能够选择MS应当切 换到哪个小区。在操作721中，BS向MS发送消息，其中消息能够包括目标小区的物理ID或 目标小区的TX波束ID (例如，用于同步信道或广播信道的波束，或数据控制波束）的信息。
[0106] MS接收消息，并且然后对于具有所接收的目标小区TX波束ID的目标小区的TX波 束来锁定其RX波束（操作723)。MS可以基于其先前的测量来锁定其RX波束。例如，MS可 以选择好的RX波束，使得RX波束和具有所接收的TX波束ID的目标小区的TX波束的对展 现好的质量。
[0107] 在操作725中，MS可以发送关于是否接收到包括目标小区、目标小区TX波束ID等 等的消息的确认。在BS接收确认之后，可以执行小区内移交。MS可以执行至目标小区的网 络再进入。MS的当前小区可以向目标小区传递通信上下文。
[0108] 如果满足某些条件，则BS选择不同的小区站点中的小区（操作727)。条件例如可 以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告来自其他小区的波束比当前波束好（即， 好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等）。基于条件，可以确定在使用的当前小 区内或在与当前小区相同的小区站点内的小区中不存在好的候选波束（例如，信号强度没 有足够好），等等。小区选择也可以包括小区负载的因数、小区具有有线回程还是无线回程 (由于其延迟和成本，小区无线回程可能被指配更低的优先级）、信号强度等等的考虑。
[0109] 在这样的情形中，能够执行将使当前小区切换到不同的小区站点中的另一个小区 的小区间移交（操作729)。MS能够报告关于邻近小区的TX波束（例如，用于同步信道或 广播信道的波束，或数据控制波束）和对应的RX波束的对的测量。BS能够选择MS应当切 换到哪个小区。在操作731中，BS向MS发送消息，其中消息能够包括目标小区的物理ID或 目标小区的TX波束ID (例如，用于同步信道或广播信道的波束，或数据控制波束）的信息。
[0110] MS接收消息，并且然后对于具有所接收的目标小区TX波束ID的目标小区的TX波 束来锁定其RX波束（操作733)。MS可以基于其先前的测量来锁定其RX波束。例如，MS可 以选择好的RX波束，其中RX波束和具有所接收的TX波束ID的目标小区的TX波束的对展 现好的质量。
[0111] 在操作735中，MS可以发送关于是否接收到包括目标小区、目标小区TX波束ID等 等的消息的确认。在BS接收确认之后，可以执行小区间移交。服务小区可以向目标小区递 送通信上下文。
[0112] 在本公开的替换实施例中，不发送TX波束ID，MS执行RX波束形成，并且当MS操 纵其RX波束以试图接收信息时BS TX可以重复信息多次。一旦MS确定要使用哪个RX，则 能够锁定TX/RX波束。对于TX侧，开销是多次重复信息或者发送TX波束ID。对于RX侧， 开销是RX波束的操纵或者接收TX波束ID和执行锁定。对于上行链路，为了保存MS的电 池容量，更可取的是，不发送TX波束ID。
[0113] 在本公开的实施例中，MS监视波束、阵列和小区。为其他波束、阵列和小区的可能 的候选者维持活动集。能够为相同的小区中的波束、阵列和在相同的小区站点的小区设定 更高的优先级，以避免由于上下文递送而导致的回程信令。BS或网络能够基于来自MS的测 量报告和诸如负载，诸如有线或无线、回程延迟等等的回程条件之类的其他因数来向MS单 播活动集。活动集能够包括以更高优先级在开始处并且更低优先级朝向末端的排序顺序的 候选者，使得MS能够了解网络的偏好。
[0114] 在本公开的实施例中，MS独立地确定活动集。网络可以向MS发送拓扑信息，包括： 在相同的小区站点的小区（例如，小区ID、小区的标识）、用于具有与小区相同的小区ID的 射频拉远头的波束（例如，波束的标识、波束ID)、在不同的小区站点的邻近小区（例如，邻 近小区的标识）。网络也可以指示是否由无线回程传输（无线回程传输小区站点可以被指 定比其他小区低的优先级）来连接小区站点、如果是无线回程传输从BS到网络的回程中的 跳（hop)的数量，或者从BS到网络的无线回程链路的跳的数量、小区负载、回程延迟，等等。 MS能够使用拓扑信息来确定集合中的所有候选者的优先级并且根据优先级对候选者进行 排序。
[0115] 图8图示出根据本公开的实施例的用于可靠性增强的MS协助的波束/小区切换 的示例流程图。图8中图示的流程图仅仅用于说明。在不背离本公开的范围的情况下，能 够使用流程图的其他实施例。
[0116] 在操作801中，BS或网络向MS发送物理小区ID、阵列ID、用于波束的标识（例如， 波束ID)或基准信号中的一个或多个。在操作803中，BS或网络向MS发送网络拓扑的信 息，包括邻近小区的小区ID、小区站点和回程类型（无线或有线，并且如果是无线的则发送 从BS到网络的回程中的跳的数量），等等。在操作805中，BS或网络也可以向MS发送测量 配置。在操作807中，MS执行测量，并且向BS或网络发送测量报告。测量报告例如可以包 括BS TX波束和MS RX波束的最佳对、BS TX波束和MS RX波束的多个良好对等等，以及信 号强度（例如，SINR、SNR等等）。
[0117] 如果满足某些条件，则MS选择小区内的其他波束（操作809)。条件例如可以包 括NACK的数量大于一阈值，和基于测量其他波束比当前波束好（即，好某一值，例如，信号 强度或SINR的若干dB，等等），等等。MS然后向BS或网络发送关于波束切换的请求，其中 请求可以包括所选择的BS TX波束ID(操作811)。
[0118] BS或网络在具有MS请求的BS TX波束ID的波束上向MS发送信息。如果将被切 换到的波束是TX数据波束，则将被切换到的TX波束ID的定时能够被包括在调度信息的消 息中。如果将被切换到的波束是TX数据控制波束，则BS或网络可以发送一消息，该消息包 括何时将使用指定的TX波束ID (例如，在多少子帧、帧、超帧等等之后，或在哪个子帧、帧、 超帧等等，切换将发生）。为了增加 MS将接收消息的可靠性，BS可以发送消息的多个拷贝， 或BS可以使用多个波束或阵列来发送消息。MS然后可以发送关于数据控制波束切换的消 息的确认。
[0119] 在操作813中，BS或网络在指定的时间或者在由BS或网络确定的时间发送关于 具有MS请求的BS TX波束ID的波束的信息。
[0120] MS对于所请求的TX波束ID来锁定其RX波束（操作815)。MS能够基于其先前的 测量来锁定RX波束。例如，MS能够检查测量并且确定哪个RX波束对于BS将在随后的传 输中使用的、具有由BS指示的TX波束ID的TX波束最好。MS然后能够在新的BS TX波束 与BS进行通信。必要时，MS能够执行测量（操作817)。
[0121] 如果满足某些条件，则MS选择相同的小区站点中的其他小区（操作819)。条件例 如可以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告来自其他小区的波束比当前波束好 (即，好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等）。基于条件，可以确定在使用的当 前小区内不存在好的候选波束（例如，信号强度没有足够好），等等。
[0122] 在这样的情形中，可以执行将使当前小区切换到相同的小区站点中的另一个小区 的小区内移交。MS能够报告关于邻近小区的TX波束（例如，用于同步信道或广播信道的 波束，或数据控制波束）和对应的RX波束的对的测量。BS能够选择MS应当切换到哪个小 区。
[0123] 在操作821中，MS向BS或网络发送消息，其中消息能够包括目标小区的物理ID或 目标小区的TX波束ID(例如，用于同步信道或广播信道的波束，或数据控制波束）的信息。 在操作823中，BS向MS发送确认。MS能够发送回另一个确认。MS然后能够执行至目标小 区的网络再进入。MS的当前小区可以向目标小区传递通信上下文。
[0124] BS或网络也能够驳回来自MS的关于目标小区的请求。例如，如果MS向BS或网 络发送测量报告，则BS和网络能够使用信息来作出决定。BS或网络能够向MS发送移交命 令，其中命令包括关于目标小区的信息。
[0125] MS关于目标小区的TX波束来锁定其RX波束（操作825)。MS可以基于其先前的 测量来锁定其RX波束。例如，MS可以选择好的RX波束，使得RX波束和目标小区的TX波束 的对展现好的质量。MS能够开始网络再进入处理。必要时，MS能够执行测量（操作827)。
[0126] 如果满足某些条件，则MS选择不同的小区站点中的小区（操作829)。条件例如可 以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告来自其他小区的波束比当前波束好（即， 好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等）。基于条件，可以确定在使用的当前小 区内或在与当前小区相同的小区站点内的小区中不存在好的候选波束（例如，信号强度没 有足够好），等等。小区选择也可以包括小区负载的因数、小区具有有线回程还是无线回程 (由于其延迟和成本，小区无线回程可以被指配较低的优先级）、信号强度等等的考虑。
[0127] 在这样的情形下，能够执行将使当前小区切换到不同的小区站点中的另一个小区 的小区间移交。MS能够报告关于邻近小区的TX波束（例如，用于同步信道或广播信道的波 束，或数据控制波束）和对应的RX波束的对的测量。BS或MS能够选择MS应当切换到哪个 小区。
[0128] 在操作831中，MS向BS或网络发送消息，其中消息能够包括目标小区的物理ID 或目标小区的TX波束ID(例如，用于同步信道或广播信道的波束，或数据控制波束）的信 息。如果网络或BS不同意，网络或BS能够驳回由MS作出的决定，并且BS捡选（pick up) 目标小区（操作833)。BS能够向MS发送移交命令，其中移交命令包括目标小区信息（操 作 835)。
[0129] MS接收消息，并且然后对于目标小区的TX波束来锁定其RX波束。MS可以基于其 先前的测量来锁定其RX波束。例如，MS可以选择好的RX波束，其中RX波束和目标小区的 TX波束的对展现好的质量。
[0130] MS发送关于是否接收到包括目标小区、目标小区TX波束ID等等的消息的确认。 在BS接收确认之后，可以执行小区间移交。服务小区可以向目标小区递送通信上下文。MS 能够执行至目标小区的网络再进入。
[0131] 在本公开的实施例中，多个BS向MS发送相同的信息，以增加可靠性。多个BS能够 具有相同拷贝的数据。或者，多个BS能够动态地或半动态地具有数据的相同拷贝。例如， 当MS具有差的连接时，MS向网络报告，并且网络然后向多个BS发送数据的多个拷贝。
[0132] 在本公开的实施例中，为了增强回程通信的可靠性，BS至BS(BS-BS)无线通信能 够具有与对于BS-MS通信的如上所述的相同的或类似的链路恢复过程。一个差别是对于BS 想要经由其他BS与网络建立回程通信的方案，BS检查整个路由，而不是BS-MS通信中的仅 仅一跳。当BS之间的一个或多个链路具有差的连接时，BS确定对于网络的替换路由，而不 是仅仅用另一个BS-BS链路替换每个差的BS-BS链路。
[0133] 根据本公开的实施例，并非每个小区具有与网络的无线回程，而是小区站点具有 至IJ回程的连接，并且相同的站点中的小区共享回程。在替换实施例中，小区站点能够具有小 区站点和网络之间的一个或多个路由。
[0134] BS可以具有在BS站点的一个或多个回程单元。在BS站点的回程单元具有类似于 MS的RX模块，并且其从其他BS站点接收信息。在BS站点的回程单元（或多个）可以具 有TX模块，该TX模块可以相对于为MS提供服务的用于接入单元的其他TX而使用一个或 多个不同的频率载波、RF链、阵列或具有不同的空间方向的波束。例如，一个BS能够具有 多个小区，其中每个小区具有回程单元。在实施例中，一个小区能够具有多个回程单元。或 不管BS具有多少小区，一个BS都能够具有一个回程单元。在BS站点的无线回程单元（或 多个）可以连接到一个或多个其他基站或小区。
[0135] 能够类似地应用上面描述的实施例以增强用于基站和基站之间的通信的可靠性。
[0136] 根据本公开的实施例，当第一 BS和第二BS之间的当前链路处于使得链路可能丢 失的条件中时，BS中的一个或网络能够恢复当前链路。如果当前链路丢失，BS或网络能够 试图通过以下操作建立链路：（i)恢复当前链路；（ii)改变数据波束（或多个）但是保持数 据控制波束（或多个）改变数据控制波束（或多个）；（iv)切换到在与当前小区相 同的小区站点的小区；(v)切换到具有有线回程链路的在另一个小区站点的小区；或（vi) 切换到具有无线回程的在另一个小区站点的小区。例如，对于数据控制波束携带至在与数 据控制波束相同的覆盖范围内的数据波束上调度的BS的数据控制信息的情况1 (类似于在 用于基站和移动站之间的通信的方案中描述的情况），BS或网络能够通过以下操作试图建 立链路：（i)恢复当前链路；（ii)通过切换到相同的控制信道中的另一个波束来建立新链 路；（iii)切换到另一个控制信道中的一个或多个波束；（iv)切换到在与当前小区相同的 小区站点的小区；(v)切换到具有有线回程链路的在另一个小区站点的小区；或（vi)切换 到具有无线回程的在另一个小区站点的小区。
[0137] BS或网络能够基于测量和诸如小区站点和回程条件（例如，有线或无线）之类的 拓扑信息来维持候选波束和/或小区的列表。能够根据候选波束是处于与当前波束相同的 控制信道、相同的小区、相同的小区站点中，处于具有有线回程的小区中，还是处于具有无 线回程的小区中来指配候选波束优先级。可以以下降优先级顺序对这些进行排序。也能够 结合信号强度的测量等等来做出关于哪个波束将具有更高优先级的确定。例如，具有更高 的信号强度的波束能够是具有更高优先级的候选者。如果一些候选波束具有类似的信号强 度（例如，候选波束之间的信号强度的差在阈值内），那么能够通过候选波束处于与当前波 束相同的控制信道、相同的小区、相同的小区站点中，处于具有有线回程的小区中，还是处 于具有无线回程的小区中，来确定优先级顺序，其可以以下降优先级顺序被排序。
[0138] 图9图示出根据本公开的实施例的基于拓扑的当前波束和候选波束以及小区的 另一个示例。图9中图示的无线通信系统900的实施例仅仅用于说明。在不背离本公开的 范围的情况下，能够使用无线通信系统900的其他实施例。
[0139] 如图9中所示，系统900包括基站901-904和移动站910。基站901-904可以表示 图1的一个或多个基站101-103、图4的基站401-403或图6的基站601-603。同样地，移 动站910可以表示图1的一个或多个订户站111-116、图4的订户站410-430或图6的订户 站 610、620。
[0140] 在图9中，BS 904不具有有线回程。BS 904寻找其他BS，并且经由无线链路与具 有至网络的连接性的其他BS建立无线回程。并非每个小区具有与网络的无线回程，而小区 站点能够具有回程连接性，并且相同的站点中的小区共享回程。用于BS 904的RX波束能 够被分布在BS 904站点处的所有小区中。
[0141] BS 904可以通过其一个或多个RX波束从一个或多个BS 901-903接收一个或多个 波束。为了该示例的目的，假定BS 904通过发射波束TX B1和接收波束RXB3具有与BS1 小区0的最好的连接。BS 904也监视其能够接收的其他波束。BS 904能够确定BS 901小 区0 TX B2和B3来自于与其当前最好的连接（即，BS 901小区0 TX B1)相同的小区。因 此，BS 904能够将BS 901小区0 TX B2和BS 901小区0 TX B3放置为较高优先级的候选 波束，因为到BS 901小区0 TX B2和BS 901小区0 TX B3的切换将不迫使小区切换（即， 所有三个波束与相同的小区BS 901小区0相关联）。
[0142] 如果TX B1和TX B2与相同的控制信道相关联，但是TX B1和TX B3与不同的控 制信道相关联，可以与TX B3相比为TX B2指配作为候选者的更高优先级，因为切换到TX B2将不需要控制信道切换，而切换到TX B3将包括控制信道切换。类似地，BS 901小区2 TX B4能够被指配为具有第二级别的优先级的候选波束，因为从BS 901的小区0到小区2 的波束切换包括小区切换，但是将不需要从小区〇到小区2的回程数据递送，因为它们在相 同的小区站点。
[0143] 来自BS 903小区2 TX B7的波束是用于波束切换的候选波束，其能够被指配第三 级别的优先级，因为至BS 903小区2 TX B7的波束切换包括小区站点切换（从BS 901到BS 903)，但是BS 903具有有线回程。来自BS 902 TXB5和B8的波束是能够被指配第四级别 的优先级的候选波束，因为BS 902具有无线回程，并且如果当前波束应当被切换到BS 902 TX B5、B6或B8,至BS 902的切换可能引入用于回程数据传递的额外的延迟和成本。TX B9 来自于BS 904以与MS910进行通信。
[0144] 来自基站的波束能够是包含同步信道的波束、或具有广播信道的波束、或具有数 据控制信道的波束、甚至数据波束。在该示例中，能够根据候选波束是处于与当前波束相同 的控制信道、相同的小区、相同的小区站点中，处于具有有线回程的小区中，还是处于具有 无线回程的小区中来确定候选波束优先级，其中以下降优先级顺序对这些进行排序。也能 够结合信号强度的测量等等来做出关于哪个波束将具有更高优先级的确定。例如，具有更 高的信号强度的波束能够是具有更高优先级的候选者。如果一些候选波束具有类似的信号 强度（例如，候选波束之间的信号强度的差在阈值内），那么能够通过候选波束处于与当前 波束相同的控制信道、相同的小区、相同的小区站点中，处于具有有线回程的小区中，还是 处于具有无线回程的小区中，来确定优先级顺序，其可以以下降优先级顺序被排序。
[0145] 图10图示出根据本公开的实施例的用于可靠性增强的网络控制的BS-BS波束/ 小区切换的示例流程图。图10中图示的流程图仅仅用于说明。在不背离本公开的范围的 情况下，能够使用流程图的其他实施例。
[0146] 在图10的实施例中，每个天线阵列被配置为操纵其波束，并且第一 BS能够测量波 束并且向网络报告回关于波束质量的信息。如果BS的当前链路变得不能令人满意，则相同 的阵列中具有更高的质量的一个或多个其他波束（如果有的话）能够被选择并且被用于通 信。这些能够是窄波束或宽波束。也能够使用来自其他阵列的一个或多个其他波束。也能 够使用来自相同的小区位置的不同的小区中的阵列的一个或多个波束。或者，能够使用来 自在不同的小区站点的不同的小区中的阵列的一个或多个波束。波束可以包括包含同步信 道的波束、具有广播信道的波束、具有数据控制信道的波束，或数据波束。
[0147] 在操作1001中，第二BS或网络向第一 BS发送物理小区ID、阵列ID、用于波束的 标识（例如，波束ID)和基准信号中的一个或多个。在操作1003中，第二BS或网络也可以 向第一 BS发送测量配置。在操作1005中，第一 BS执行测量，并且在操作1007中，第一 BS 向第二BS或网络发送测量报告。测量报告例如可以包括第二BS TX波束和第一 BS RX波 束的最佳对、第二BS TX波束和第一 BS RX波束的多个良好对等等，以及信号强度（例如， SINR、SNR 等等）。
[0148] 如果满足某些条件，则第二BS选择用于第一 BS的小区内的其他波束（操作 1009)。条件例如可以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告其他波束比当前波束 好（即，好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等），等等。
[0149] 在操作1011中，第二BS或网络向第一 BS发送将被切换到的TX波束ID。如果将 被切换到的波束是TX数据波束，则将被切换到的TX波束ID的信息能够被包括在调度信息 的消息中。如果将被切换到的波束是TX数据控制波束，则信息能够被包括在一消息中。消 息也能够包括何时将使用指定的TX波束ID (例如，在多少子帧、帧、超帧等等之后，或在哪 个子帧、帧、超帧等等，切换将发生）。为了增加第一 BS将接收消息的可靠性，第二BS可以 使用多个波束或阵列来发送消息。
[0150] 一旦第一 BS接收BS将切换到的TX波束ID，第一 BS就对于TX波束ID锁定其RX 波束（操作1013)。第一 BS能够基于其先前的测量来锁定RX波束。例如，第一 BS能够检 查测量并且确定哪个RX波束对于第二BS将在随后的传输中使用的、具有由第二BS指示的 TX波束ID的TX波束最好。
[0151] 如果第一 BS不具有RX波束形成并且将被切换到的波束是数据波束，那么第二BS 可能不需要向第一 BS发送TX波束ID，因为第一 BS不需要对于TX波束锁定其RX波束。然 而，如果将被切换到的波束是控制波束，那么在至第一 BS的消息中可能需要用于控制波束 的TX波束ID。
[0152] 第二BS在指定的时间使用TX波束ID来向第一 BS发送信息。如果波束是诸如数 据控制波束的控制波束，那么第一 BS可以发送第一 BS接收到关于BS TX控制波束切换的 消息的确认（操作1015)，并且在第二BS接收确认之后，第二BS能够使用TX波束ID来向 第一 BS发送信息。第一 BS然后能够在新的BS TX波束与第二BS进行通信。必要时，第一 BS能够执行测量。
[0153] 如果满足某些条件，则第二BS选择相同的小区站点中的其他小区（操作1017)。 条件例如可以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告来自其他小区的波束比当前 波束好（即，好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等）。基于条件，可以确定在使 用的当前小区内不存在好的候选波束（例如，信号强度没有足够好），等等。
[0154] 在这样的情形下，能够执行将使当前小区切换到相同的小区站点中的另一个小区 的小区内移交（操作1019)。第一 BS能够报告关于邻近小区的TX波束（例如，用于同步信 道或广播信道的波束，或数据控制波束）和对应的RX波束的对的测量。第二BS能够选择 第一 BS应当切换到哪个小区。在操作1021中，第二BS向第一 BS发送消息，其中消息能够 包括目标小区的物理ID或目标小区的TX波束ID (例如，用于同步信道或广播信道的波束， 或数据控制波束）的信息。
[0155] 第一 BS接收消息，并且然后对于具有所接收的目标小区TX波束ID的目标小区的 TX波束来锁定其RX波束（操作1023)。第一 BS可以基于其先前的测量来锁定其RX波束。 例如，第一 BS可以选择好的RX波束，使得RX波束和具有所接收的TX波束ID的目标小区 的TX波束的对展现好的质量。
[0156] 在操作1025中，第一 BS可以发送关于是否接收到包括目标小区、目标小区TX波 束ID等等的消息的确认。在第二BS接收确认之后，可以执行小区内移交。第一 BS可以执 行至目标小区的网络再进入。第一 BS的当前小区可以向目标小区传递通信上下文。
[0157] 如果满足某些条件，则第二BS选择在不同的小区站点中的小区（操作1027)。条 件例如可以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告来自其他小区的波束比当前波 束好（即，好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等）。基于条件，可以确定在使用 的当前小区内或在与当前小区相同的小区站点内的小区中不存在好的候选波束（例如，信 号强度没有足够好），等等。小区选择也可以包括小区负载的因数、小区具有有线回程还是 无线回程（由于其延迟和成本，小区无线回程可以被指配较低的优先级）、信号强度等等的 考虑。
[0158] 在这样的情形下，能够执行将使当前小区切换到不同的小区站点中的另一个小区 的小区间移交（操作1029)。第一 BS能够报告关于邻近小区的TX波束（例如，用于同步信 道或广播信道的波束，或数据控制波束）和对应的RX波束的对的测量。第二BS选择第一 BS应当切换到哪个小区。在操作1031中，第二BS向第一 BS发送消息，其中消息能够包括 目标小区的物理ID或目标小区的TX波束ID (例如，用于同步信道或广播信道的波束，或数 据控制波束）的信息。
[0159] 第一 BS接收消息，并且然后对于具有所接收的目标小区TX波束ID的目标小区的 TX波束来锁定其RX波束（操作1033)。第一 BS可以基于其先前的测量来锁定其RX波束。 例如，第一 BS可以选择好的RX波束，其中RX波束和具有所接收的TX波束ID的目标小区 的TX波束的对展现好的质量。
[0160] 在操作1035中，第一 BS可以发送关于是否接收到包括目标小区、目标小区TX波 束ID等等的消息的确认。在第二BS接收确认之后，可以执行小区间移交。服务小区可以 向目标小区递送通信上下文。
[0161] 图11图示出根据本公开的实施例的用于可靠性增强的第一 BS协助的BS-BS波束 /小区切换的示例流程图。图11中图示的流程图仅仅用于说明。在不背离本公开的范围的 情况下，能够使用流程图的其他实施例。
[0162] 在操作1101中，第二BS或网络向第一 BS发送物理小区ID、阵列ID、用于波束的 标识（例如，波束ID)或基准信号中的一个或多个。在操作1103中，第二BS或网络向第一 BS发送网络拓扑的信息，包括邻近小区的小区ID、小区站点和回程类型（无线或有线，并且 如果是无线的那么发送从第二BS到网络的回程中的跳的数量），等等。在操作1105中，第 二BS或网络也可以向第一 BS发送测量配置。在操作1107中，第一 BS执行测量，并且向第 二BS或网络发送测量报告。测量报告例如可以包括第二BS TX波束和第一 BS RX波束的 最佳对、第二BS TX波束和第一 BS RX波束的多个良好对等等，以及信号强度（例如，SINR、 SNR等等）。
[0163] 如果满足某些条件，则第一 BS选择小区内的其他波束（操作1109)。条件例如可 以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量其他波束比当前波束好（S卩，好某一值，例如， 信号强度或SINR的若干dB，等等），等等。第一 BS然后向第二BS或网络发送关于波束切 换的请求，其中请求能够包括所选择的BS TX波束ID (操作1111)。
[0164] 第二BS或网络向第一 BS发送关于具有第一 BS请求的BS TX波束ID的波束的信 息。如果将被切换到的波束是TX数据波束，则将被切换到的TX波束ID的定时能够被包括 在调度信息的消息中。如果将被切换到的波束是TX数据控制波束，则则第二BS或网络可 以发送一消息，该消息包括何时将使用指定的TX波束ID (例如，在多少子帧、帧、超帧等等 之后，或在哪个子帧、帧、超帧等等，切换将发生）。为了增加第一 BS将接收消息的可靠性， 第二BS可以发送消息的多个拷贝，或第二BS可以使用多个波束或阵列来发送消息。第一 BS然后可以发送关于数据控制波束切换的消息的确认。
[0165] 在操作1113中，第二BS或网络在指定的时间或在由第二BS或网络确定的时间发 送关于具有第一 BS请求的BS TX波束ID的波束的信息。
[0166] 第一 BS对于所请求的TX波束ID来锁定其RX波束（操作1115)。第一 BS能够 基于其先前的测量来锁定RX波束。例如，第一 BS能够检查测量并且确定哪个RX波束对于 第二BS将在随后的传输中使用的、具有由第二BS指示的TX波束ID的TX波束最好。第一 BS然后能够在新的BS TX波束与第二BS进行通信。必要时，第一 BS能够执行测量（操作 1117)。
[0167] 如果满足某些条件，则第一 BS选择相同的小区站点中的其他小区（操作1119)。 条件例如可以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告来自其他小区的波束比当前 波束好（即，好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等）。基于条件，可以确定在使 用的当前小区内不存在好的候选波束（例如，信号强度没有足够好），等等。
[0168] 在这样的情形中，可以执行将使当前小区切换到相同的小区站点中的另一个小区 的小区内移交。第一 BS能够报告关于邻近小区的TX波束（例如，用于同步信道或广播信 道的波束，或数据控制波束）和对应的RX波束的对的测量。第二BS能够选择第一 BS应当 切换到哪个小区。
[0169] 在操作1121中，第一 BS向第二BS或网络发送消息，其中消息能够包括目标小区 的物理ID或目标小区的TX波束ID (例如，用于同步信道或广播信道的波束，或数据控制波 束）的信息。在操作1123中，第二BS向第一 BS发送确认。第一 BS能够发送回另一个确 认。第一 BS然后能够执行至目标小区的网络再进入。第一 BS的当前小区可以向目标小区 传递通信上下文。
[0170] 第二BS或网络也能够驳回来自第一 BS的关于目标小区的请求。例如，如果第一 BS向第二BS或网络发送测量报告，则第二BS和网络能够使用信息来作出决定。第二BS或 网络能够向第一 BS发送移交命令，其中命令包括关于目标小区的信息。
[0171] 第一 BS对于目标小区的TX波束来锁定其RX波束（操作1125)。第一 BS可以基 于其先前的测量来锁定其RX波束。例如，第一 BS可以选择好的RX波束，使得RX波束和目 标小区的TX波束的对展现好的质量。第一 BS能够开始网络再进入处理。必要时，第一 BS 能够执行测量（操作1127)。
[0172] 如果满足某些条件，则第一BS选择在不同的小区站点中的其他小区（操作1129)。 条件例如可以包括NACK的数量大于一阈值，和基于测量报告来自其他小区的波束比当前 波束好（即，好某一值，例如，信号强度或SINR的若干dB，等等）。基于条件，可以确定在使 用的当前小区内或在与当前小区相同的小区站点内的小区中不存在好的候选波束（例如， 信号强度没有足够好），等等。小区选择也可以包括小区负载的因数、小区具有有线回程还 是无线回程（由于其延迟和成本，小区无线回程可以被指配较低的优先级）、信号强度等等 的考虑。
[0173] 在这样的情形下，能够执行将使当前小区切换到不同的小区站点中的另一个小区 的小区间移交。第一 BS能够报告关于邻近小区的TX波束（例如，用于同步信道或广播信 道的波束，或数据控制波束）和对应的RX波束的对的测量。第二BS或第一 BS能够选择第 一 BS应当切换到哪个小区。
[0174] 在操作1131中，第一 BS向第二BS或网络发送消息，其中消息能够包括目标小区 的物理ID或目标小区的TX波束ID (例如，用于同步信道或广播信道的波束，或数据控制波 束）的信息。如果网络或第二BS不同意，则网络或第二BS能够驳回由第一 BS作出的决定， 并且第二BS捡选目标小区（操作1133)。第二BS能够向第一 BS发送移交命令，其中移交 命令包括目标小区信息（操作1135)。
[0175] 第一 BS接收消息，并且然后对于目标小区的TX波束来锁定其RX波束。第一 BS 可以基于其先前的测量来锁定其RX波束。例如，第一 BS可以选择好的RX波束，其中RX波 束和目标小区的TX波束的对展现好的质量。
[0176] 第一 BS发送关于是否接收到包括目标小区、目标小区TX波束ID等等的消息的确 认。在第二BS接收确认之后，可以执行小区间移交。服务小区可以向目标小区递送通信上 下文。第一 BS然后能够执行至目标小区的网络再进入。
[0177] 在本公开的实施例中，一个或多个计时器能够被用于链路恢复。例如，如果计时器 期满但是链路不能（例如，通过波束切换、波束变宽、波束精化等等）在阵列内被恢复，则BS 或MS切换到其他阵列。或者，如果计时器期满但是链路不能在小区内被恢复，则BS或MS 切换到其他小区。
[0178] 应当对于不同的状态（例如，空闲、连接等等）并且可能地对于连接状态中的不同 QoS来不同地设定计时器值。在空闲状态中，计时器能够被设定为更长的持续时间。延迟敏 感的业务应当具有更短的计时器。
[0179] 在另一个实施例中，直到切换完成之前，BS在当前和候选方向二者中发送信息达 某一时间。
[0180] 在另一个实施例中，附加的基站能够用于帮助链路恢复。例如，由于早先描述的一 个或多个理由，MS报告该MS需要链路恢复。然而，可能确定当前没有进行监听的BS可以 用来进行帮助。在这样的情形中，网络或MS能够唤醒BS，使得BS能够帮助链路恢复。
[0181] 尽管已经就示例性实施例描述了本公开，但可以向本领域技术人员建议各种改变 和修改。本公开旨在包括属于所附权利要求的范围的这样的改变和修改。
【权利要求】
1. 一种由无线网络中的网络节点使用的、用于增强无线通信中的可靠性的方法，该方 法包括： 在第一网络节点确定与第二网络节点的当前链路断开； 在第一网络节点试图恢复当前链路；以及 一旦确定当前链路不可恢复，则在第一网络节点根据多个切换规则中的一个来建立与 第二网络节点的新链路，在切换规则间切换规则根据优先级被排序。
2. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括： 监视第一网络节点和第二网络节点之间用于切换的多个候选波束，维持候选波束的集 合，以及基于候选波束是下述中的哪个来为每个候选波束指定优先级：（i)处于与当前链 路相关联的波束相同的控制信道中的波束；（ii)另一个控制信道中的波束；（iii)与当前 小区位于相同的小区站点的另一个小区中的波束；（iv)具有有线回程链路的另一个小区 站点的小区中的波束；或者（v)具有无线回程的另一个小区站点的小区中的波束。
3. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括： 传送至少一个波束，该至少一个波束包括第一网络节点能够对其执行测量和监视的基 准信号。
4. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括： 从第一网络节点接收测量报告；以及 基于测量报告，维持候选波束的集合，对每个候选波束指定优先级，并且选择新波束， 其中，测量报告包括以下中的至少一个：发射波束和接收波束的最佳对、发射波束和接 收波束的多个良好对以及信号强度。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，第一网络节点是移动站和基站中的至少一个，并 且第二网络节点是基站和网络实体中的至少一个， 其中，网络实体包括邻近基站、邻近小区、自组织的网络（SON)服务器、网关、管理实 体、移动性管理实体（MME)和回程实体中的至少一个，并且 其中，第二网络节点向第一网络节点发送拓扑信息，其中拓扑信息包括以下中的至少 一个： 在相同的小区站点的小区的标识， 用于与小区具有相同的小区标识的射频拉远头的波束的标识， 在不同的小区站点的邻近小区的标识， 关于是否由无线回程传输连接小区站点的信息， 从基站到网络的无线回程链路的跳的数量， 小区负载，和 回程延迟。
6. -种被配置为在无线网络中增强可靠性的基站，该基站包括： 处理器，被配置为： 确定与网络节点的当前链路断开； 试图恢复当前链路；以及 一旦确定当前链路不可恢复，则根据多个切换规则中的一个来建立与网络节点的新链 路，在切换规则间切换规则根据优先级被排序。
7. 根据权利要求6所述的基站，处理器进一步被配置为： 监视基站和网络节点之间用于切换的多个候选波束，维持候选波束的集合，以及基于 候选波束是下述中的哪个来为每个候选波束指定优先级：（i)处于与当前链路相关联的波 束相同的控制信道中的波束；（ii)另一个控制信道中的波束；（iii)与当前小区位于相同 的小区站点的另一个小区中的波束；（iv)具有有线回程链路的另一个小区站点的小区中 的波束；或者（v)具有无线回程的另一个小区站点的小区中的波束。
8. 根据权利要求6所述的基站，处理器进一步被配置为： 传送至少一个波束，该至少一个波束包括网络节点能够对其执行测量和监视的基准信 号。
9. 根据权利要求6所述的基站，处理器进一步被配置为： 从网络节点接收测量报告；以及 基于测量报告，维持候选波束的集合，对每个候选波束指定优先级，并且选择新波束， 其中，测量报告包括以下中的至少一个：发射波束和接收波束的最佳对、发射波束和接 收波束的多个良好对以及信号强度。
10. 根据权利要求6所述的基站，其中，网络节点是移动站或第二基站，并且 其中，基站向网络节点发送拓扑信息，其中拓扑信息包括以下中的至少一个： 在相同的小区站点的小区的标识， 用于与小区具有相同的小区标识的射频拉远头的波束的标识， 在不同的小区站点的邻近小区的标识， 关于是否由无线回程传输连接小区站点的信息， 从基站到网络的无线回程链路的跳的数量， 小区负载，和 回程延迟。
11. 一种被配置为在无线网络中增强可靠性的移动站，该移动站包括： 处理器，被配置为： 确定与基站的当如链路断开； 尝试恢复当前链路；以及 一旦确定当前链路不可恢复，则根据多个切换规则中的一个来建立与基站的新链路， 在切换规则间切换规则根据优先级被排序。
12. 根据权利要求1所述的方法、根据权利要求6所述的基站以及根据权利要求11所 述的移动站，其中，切换规则包括：（i)切换到另一个数据波束，同时保持与当前链路相关 联的波束相同的用于数据控制信道的波束；（ii)切换到一个或多个数据波束并且改变用 于数据控制信道的波束；（iii)切换到与当前小区位于相同的小区站点的小区；（iv)切换 到具有有线回程链路的在另一个小区站点的小区；或（v)切换到具有无线回程的在另一个 小区站点的小区，其中，规则⑴至⑷被自最高优先级到最低优先级进行排序，并且 其中，当前链路和新链路中的每一个包括与同步信道相关联的波束、与广播信道相关 联的波束、与数据控制信道相关联的波束和数据波束中的至少一个。
13. 根据权利要求11所述的移动站，处理器进一步被配置为： 监视移动站和基站之间用于切换的多个候选波束，维持候选波束的集合，以及基于候 选波束是下述中的哪个来为每个候选波束指定优先级：（i)处于与当前链路相关联的波束 相同的控制信道中的波束；（ii)另一个控制信道中的波束；（iii)与当前小区位于相同的 小区站点的另一个小区中的波束；（iv)具有有线回程链路的另一个小区站点的小区中的 波束；或者（v)具有无线回程的另一个小区站点的小区中的波束。
14. 根据权利要求11所述的移动站，处理器进一步被配置为： 向基站发送测量报告， 其中，由基站使用测量报告来维持候选波束的集合、对每个候选波束指定优先级，并且 选择新波束， 其中，测量报告包括以下中的至少一个：发射波束和接收波束的最佳对、发射波束和接 收波束的多个良好对以及信号强度。
15. 根据权利要求11所述的移动站，其中，移动站从基站接收拓扑信息，其中拓扑信息 包括以下中的至少一个： 在相同的小区站点的小区的标识， 用于与小区具有相同的小区标识的射频拉远头的波束的标识， 在不同的小区站点的邻近小区的标识， 关于是否由无线回程传输连接小区站点的信息， 从基站到网络的无线回程链路的跳的数量， 小区负载，和 回程延迟。
【文档编号】H04B7/04GK104115419SQ201280069874
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2012年12月14日 优先权日:2011年12月16日
【发明者】李英, 皮周悦, F.坎 申请人:三星电子株式会社
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