CN103812546B - 一种基于天线阵列的参考信号映射方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于天线阵列的参考信号映射方法、装置及系统，涉及通信领域，能够降低参考信号设计对系统资源的浪费，提高系统兼容性能。该方法包括：发射节点将发射天线阵列在空间上形成多个指向不同方向的波束，其中每个波束由所述天线阵列上的全部或部分天线端口经过波束成形生成，其中所述波束方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向；发射节点在每个波束上配置参考信号。本发明的实施例应用于参考信号映射。

Description

一种基于天线阵列的参考信号映射方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于天线阵列的参考信号映射方法、装置及系统。
背景技术
多天线技术是无线通信系统中的关键技术，近几年在主流的无线通信系统中得到了广泛应用，如全球微波接入互操作(worldinteroperability for microwave access，简称WiMAX)，长期演进(longterm evolution，简称LTE)，无线高保真(wireless fidelity，简称WIFI)等。
在目前的主流通信系统中使用多入多出(mutiple input multipleoutput，简称MIMO)技术都是沿一个方向排列的均匀线性阵列(uniform linear array简称ULA)天线，如2个、4个，以及在发射节点上使用的最多的8个天线。天线数越多，对发射节点的要求越高。如通常的WIFI使用的接入点(access point，简称AP)也就是最多4天线，最常见的配置也就是1或2天线；而地面蜂窝移动通讯系统中使用的地面发射节点，如LTE系统的Rel-10(版本10)版本，则最多支持8天线。为了解决在多天线系统中参考信号设计方法的问题，现有技术一般是使得使用的参考信号数目与使用的天线数目或系统最大可能发射的数据流数成正比。
如在下行方向，下行参考信号的个数与天线数成正比。如LTE中4天线的CRS(CellSpecific Reference Signal，小区特定的参考信号)和4流DM-RS(DemodulationReference Signal，解调参考信号)各占系统开销的14％，CSI-RS(Channel StateInformation ReferenceSignal，信道状态信息参考信号)也占用了一个子帧中的2个OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)符号，也是14％。
因此如果系统天线数进一步增加，如增加到32或64，按现有系统的设计方法，整个系统的所有资源都用来传参考信号都不够，而且，对应一种参考信号，都需要在上行方向通过相应的资源进行反馈，如果按现有技术的方法进行设计，下行发射使用的参考信号及对应的上行反馈将占用大量的系统资源，此外由于增加了天线数而对原有系统的调制、解调方式的修改也不利于系统的兼容性。
发明内容
本发明的实施例提供一种基于天线阵列的参考信号映射方法、装置及系统，能够降低参考信号设计对系统资源的浪费，提高系统兼容性能。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种基于天线阵列的参考信号映射方法，
发射节点将发射天线阵列在空间上形成多个指向不同方向的波束，其中每个波束由所述天线阵列上的全部或部分天线端口经过波束成形生成，其中所述波束方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向；
发射节点在每个波束上配置参考信号。
在第一种可能的实现方式中，结合第一方面具体包括：在所述不同指向的波束中空间上相邻的波束间相互正交或者保持低的重叠区域。
在第二种可能的实现方式中，结合第一方面或第一种可能的实现方式具体包括：所述参考信号包括小区特定的参考信号CRS，定位参考信号PRS，信道状态信息CSI参考信号CSI-RS。
在第三种可能的实现方式中，结合第二种可能的实现方式具体包括：所述发射节点将发射天线阵列在空间上形成多个指向不同方向的波束包括：
发射节点在第一方向对所述天线端口进行预编码或者通过机械方式改变所述天线端口的指向角度生成波束，发射节点在第二方向上对所述天线端口不作波束成形，其中所述第一方向与所述第二方向正交，所述第一方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向，所述第二方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向。
在第四种可能的实现方式中，结合第一方面或第一种可能的实现方式，所述参考信号包括用户特定的解调参考信号DM-RS。
在第五种可能的实现方式中，结合第四种可能的实现方式，所述发射节点将发射天线阵列在空间上形成多个指向不同方向的波束包括：发射节点在第一方向和第二方向上对所述天线端口进行独立或联合预编码生成空间上的波束，其中所述第一方向与所述第二方向正交，所述第一方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向，所述第二方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向。
在第六种可能的实现方式中，结合第一方面或第一种可能的实现方式至第五种可能的实现方式中的任一实现方式，在发射节点在每个波束上配置参考信号后，还包括：发射节点将所述参考信号对应的波束标识BID发送至所述波束服务的用户设备UE，以便所述UE根据所述波束标识获取所述BID相应的参考信号。
在第七种可能的实现方式中，结合第六种可能的实现方式所述发射节点将所述参考信号对应的波束标识BID发送至所述波束服务的用户设备UE包括：
所述发射节点通过下行控制信息DCI或无线资源控制RRC信令将所述参考信号对应的波束标识BID发送至所述波束服务的用户设备UE。
在第八种可能的实现方式中，结合第一方面至第七种可能的实现方式中的任一一种实现方式，所述发射节点在每个波束上配置参考信号包括：
所述发射节点在每个波束上配置具有相同的时频位置及参考信号序列的参考信号；
或者，
所述发射节点在每个波束上配置具有不相同的时频位置和/或参考信号序列的参考信号。
在第九种可能的实现方式中，结合第八种可能的实现方式所述发射节点在每个波束上配置具有不相同的参考信号序列的参考信号包括：
所述发射节点针对每个波束的波束标识BID或所述波束标识BID对应的波束标识函数生成所述每个波束的小区标识CID；
分别根据所述每个波束的小区标识CID为每个波束生成对应的序列初始值，然后根据所述序列初始值生成参考信号序列；
将所述参考信号序列对应的参考信号分别配置到所述每个波束上。
在第十种可能的实现方式中，结合第八种可能的实现方式所述发射节点在每个波束上配置具有不相同的参考信号序列的参考信号包括：
所述发射节点为每个波束根据所属小区的小区标识CID生成序列初始值；
为所述每个波束对应的序列初始值配置用于指示所述每个波束的波束标识BID或所述波束标识BID对应的波束标识函数得到更新的序列初始值，然后根据所述更新的序列初始值生成所述每个波束的参考信号序列；
将所述参考信号序列对应的参考信号分别配置到所述每个波束上。
第二方面，提供一种基于天线阵列的参考信号映射方法，
用户设备UE根据波束标识获取所述波束标识对应波束上的参考信号；
所述用户设备UE通过上行信道向发射节点反馈获取到的参考信号对应的波束子集中的所述波束标识对应波束的信号质量。
在第一种可能的实现方式中，结合第二方面，所述信号质量包括信干噪比SINR，参考信号接收功率RSRP，参考信号接收质量RSRQ，接收信号强度指示RSSI和信道质量指示CQI中的至少一项；
所述波束参数包括：
仰角指示EI，方位角指示AI。
在第二种可能的实现方式中，结合第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式，所述上行信道包括：物理上行共享信道PUSCH或物理上行控制信道PUCCH。
第三方面，提供一种发射节点，包括：
波束成形单元，用于将发射天线阵列在空间上形成多个指向不同方向的波束，其中每个波束由所述天线阵列上的全部或部分天线端口经过波束成形生成，其中所述波束方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向；
参考信号发射单元，用于在每个波束上配置参考信号。
在第一种可能的实现方式中结合第三方面具体包括：在所述不同指向的波束中空间上相邻的波束间相互正交或者保持低的重叠区域。
在第二种可能的实现方式中，结合第三方面或第一种可能的实现方式具体包括：所述参考信号包括小区特定的参考信号CRS，定位参考信号PRS，信道状态信息CSI参考信号CSI-RS。
在第三种可能的实现方式中，结合第二种可能的实现方式所述波束成形单元具体用于：
在第一方向对所述天线端口进行预编码或者通过机械方式改变所述天线端口的指向角度生成波束，发射节点在第二方向上对所述天线端口不作波束成形，其中所述第一方向与所述第二方向正交，所述第一方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向，所述第二方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向。
在第四中可能的实现方式中，结合第三方面或第一种可能的实现方式具体包括所述参考信号包括用户特定的解调参考信号DM-RS。
在第五种可能的实现方式中，结合第四种可能的实现方式所述波束成形单元具体用于：在第一方向和第二方向上对所述天线端口进行独立或联合预编码生成空间上的波束，其中所述第一方向与所述第二方向正交，所述第一方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向，所述第二方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向。
在第六种可能的实现方式中，结合第三方面或第一种可能的实现方式至第五种可能的实现方式中的任一一种实现方式，所述发射节点还包括发射单元用于将所述参考信号对应的波束标识BID发送至所述波束服务的用户设备UE，以便所述UE根据所述波束标识获取所述BID相应的参考信号。
在第七种可能的实现方式中，结合第六种可能的实现方式所述发射单元具体用于：通过下行控制信息DCI或无线资源控制RRC信令将所述参考信号对应的波束标识BID发送至所述波束服务的用户设备UE。
在第八种可能的实现方式中，结合第三方面或第一种可能的实现方式至第七种可能的实现方式中的任一一种实现方式，所述参考信号发射单元具体用于：
在每个波束上配置具有相同的时频位置及参考信号序列的参考信号；
或者，
在每个波束上配置具有不相同的时频位置和/或参考信号序列的参考信号。
在第九种可能的实现方式中，结合第八种可能的实现方式，所述参考信号发射单元包括：
波束标识子单元，用于针对每个波束的波束标识BID或所述波束标识BID对应的波束标识函数生成所述每个波束的小区标识CID；
参考序列生成子单元，用于分别根据所述每个波束的小区标识CID为每个波束生成序列初始值，然后根据所述序列初始值生成参考信号序列；
波束配置子单元，用于将所述参考信号序列对应的参考信号分别配置到所述每个波束上。
在第十种可能的实现方式中，结合第八种可能的实现方式，所述参考信号发射单元包括：
初始序列生成子单元，用于为每个波束根据所属小区的小区标识CID生成序列初始值；
参考序列生成子单元，用于为所述每个波束对应的序列初始值配置用于指示所述每个波束的波束标识BID或所述波束标识BID对应的波束标识函数得到更新的序列初始值，然后根据所述更新的序列初始值生成所述每个波束的参考信号序列；
波束配置子单元，用于将所述参考信号序列对应的参考信号分别配置到相应的波束上。
第四方面，提供一种UE，包括：
参考信号接收单元，用于根据波束标识获取所述波束标识对应波束上的参考信号；
反馈单元，用于通过上行信道向发射节点反馈获取到的参考信号对应的波束子集中的所述波束标识对应波束的信号质量。
在第一种可能的实现方式中，结合第四方面具体包括所述信号质量包括信干噪比SINR，参考信号接收功率RSRP，参考信号接收质量RSRQ，接收信号强度指示RSSI和信道质量指示CQI中的至少一项；
所述波束参数包括：
仰角指示EI，方位角指示AI。
在第二种可能的实现方式中，结合第四方面或第一种可能的实现方式所述上行信道包括：物理上行共享信道PUSCH或物理上行控制信道PUCCH。
第五方面，提供一种通信系统，包括上述的任一发射节点及上述的任一UE。
本发明的实施例提供的基于天线阵列的参考信号映射方法、装置及系统，通过将天线阵列按照对应的天线端口形成不同的波束，在同一个波束对应的天线端口上配置相同的参考信号，能够降低参考信号设计对系统资源的浪费，提高系统兼容性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施例提供的一种基于天线阵列的参考信号映射方法流程示意图；
图2为本发明的实施例提供的一种基于天线阵列的参考信号映射方法的波束指向示意图；
图3为本发明的实施例提供的一种基于天线阵列的参考信号映射方法的波束成形示意图；
图4为本发明的另一实施例提供的一种基于天线阵列的参考信号映射方法流程示意图；
图5为本发明的实施例提供的一种发射节点结构示意图；
图6为本发明的实施例提供的另一种发射节点结构示意图；
图7为本发明的实施例提供的又一种发射节点结构示意图；
图8为本发明的实施例提供的一种UE结构示意图；
图9为本发明的另一实施例提供的一种发射节点结构示意图；
图10为本发明的另一实施例提供的一种UE结构示意图；
图11为本发明的实施例提供的一种通信系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明主要应用于支持多天线技术的通信领域，例如可以应用于基于多入多出(mutiple input multiple output，简称MIMO)技术的全球微波接入互操作(worldinteroperability for microwave access，简称WiMAX)，长期演进(long termevolution，简称LTE)，无线高保真(wireless fidelity，简称WIFI)等通信系统，这里的多天线技术可以为沿一个方向排列的均匀线性阵列(uniform linear array，简称ULA)天线，如2个、4个，以及在发射节点上使用的最多的8个天线。在本发明中发射节点，包括各种发射站，如：eNB(evolved Node Base，演进型基站)，中继节点，使用光纤拉远后的RRH(RemoteRadio Head远端射频头)单元等。基于上述的通信系统本发明的实施例，提供一种基于天线阵列的参考信号映射方法，参照图1所示，包括以下步骤：
101、发射节点将发射天线阵列在空间上形成多个指向不同方向的波束，其中每个波束由天线阵列上的全部或部分天线端口经过波束成形生成，其中波束方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向；
可以理解的是仰角方向与方位角方向在空间上为两个正交的方向，对于一个波束同时在仰角和方位角方向上进行调整时可以得到指向空间任意方向的波束；此外一个天线端口对应至少一个所述天线阵列上的天线阵元。
可选的，在所述不同指向的波束中空间上相邻的波束间相互正交或者保持低的重叠区域。
其中，参考信号包括小区特定的参考信号CRS，定位参考信号PRS，信道状态信息CSI参考信号CSI-RS及解调参考信号DM-RS。
对于小区特定的参考信号CRS，定位参考信号PRS，信道状态信息参考信号CSI-RS，由于CRS、PRS及CSI-RS均为全向参考信号，因此是需要在单方向(即任意仰角方向或方位角方向)上全向发射的，因此步骤101具体为发射节点在第一方向对天线端口进行预编码或者通过机械方式改变天线端口的指向角度生成对应的波束，发射节点在第二方向上对所述天线端口不作波束成形，其中第一方向与第二方向正交，第一方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向，第二方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向。
参照图2所示：阵列天线a，形成三个仰角方向的波束a1、a2和a3，在方位角方向上三个波束均采用全向，如图2所示的三个圆环表示方位角方向全向，图2的发射节点的阵列天线为水平全向天线，阵列天线通过在仰角方向上形成的3个指向不同仰角的波束来指向三维空间上的三个不同的仰角；而水平方向(即方位角方向上)上不做预编码，即在水平方向上指向所能覆盖的全部方位角的范围内(这里可以直接采用全向天线或多扇区的定向天线，其中全向天线是360度，定向天线则为小于360度的天线，如120度)。
类似地，也可以在方位角方向上指向不同的角度，仰角方向上做全向或定向的覆盖。即在一个方向上用阵列天线为不同的用户指向不同的角度，而在另一个方向上不做预编码。同样的，与水平方向(方位角方向)正交的仰角方向上的天线也可以是具有一定方向(如120度天线)的定向扇区天线因此基于这种方法的CSI-RS的参考信号，是提供特定角度上的UE测量和反馈的另一个没做预编码方向上的天线的空间特性。UE可以反馈仰角与方位角上的CSI，或者反馈方位角与仰角方向上的CSI，或者UE仅向LTE的Rel-12(版本12)以前的用户一样反馈一个方向的CSI。
对于用户特定的定向参考信号解调参考信号DM-RS，步骤101具体为发射节点在第一方向和第二方向上对天线端口进行独立或联合预编码生成空间上的波束，其中第一方向与第二方向正交，第一方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向，第二方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向。
其中通过预编码改变天线端口的指向角度可以为单纯通过预编码的方式将NxM的天线阵列中的所有天线端口通过一个三维预编码的码本Wk分别形成不同的指向角度或者辅以电控的方式改变各个天线端口的指向角度，或者通过传统的机械方式改变天线端口的指向角度；以下以发射节点采用预编码的方式对天线阵列为8×4(8行4列)的天线阵列进行参考信号映射为例进行说明，为了本发明中实施例描述的方便，以下内容都以垂直方向上窄波束为例来进行说明。因此在垂直方向上有K个指向不同仰角的波束，在垂直方向上第k个波束，我们称为BASk。
参照图3所示，假设每列天线用来形成仰角方向，则8x4的天线阵列一共形成了4个列。这4个列在使用三维预编码后，可以在空间方向上最多形成8个仰角方向图。作为一种特例，假设每个列所形成的仰角是相同的则这四个列中的每一列可以看作一根水平方向的天线，8x4的天线列阵则相当于有4根水平方向上排列的天线，因此按照上述的方法，对于每一个仰角方向上的波束，8x4的天线阵列总可以虚拟成一个具有4天线的指向特定仰角的系统，我们称之为指向第k个仰角方向的BASk(4)。
更一般的，每个NxM的天线阵列都可以通过一个三维预编码的码本Wk形成一个特定的仰角方向，在这个仰角方向上最多能够形成M个水平方向上的流，因此在这个三维预编码矩阵的操作下，我们可以得到每个仰角方向上的BASk(M)。因此对于8x4的天线阵列可以得到表1：
表1：8x4天线阵列多波束虚拟天线BASk(4)
每个NxM的天线阵列都可以通过一个三维预编码的码本Wk形成一个特定的仰角方向，每个Wk对应一个BASk。这里能够在空间上实现形成特定仰角方向波束的三维码本矩阵可以参照表2所示；同样以N＝8，M＝4的示例，如下表2所示。
表2：8x4天线阵列第k个波束对应的码本
先在列的方向上做波束成形，然后行的方向上增加预编码矩阵，得到的指向一个仰角波束k上的三维码本生成方法用矩阵表示如下：
其中γk是波束k中列的方向使用的列预编码向量，共含有N个元素γk＝[γk，0γk，1…γk，N-1]T其中T表示向量或矩阵的转置，并且有γk H·γk＝1；是行方向上的预编码向量，它取自中的第i个流(列向量)，流数i的取值范围是[1，M]，并且有H表示复数的共轭转置操作。而表示共有M流的第m个预编码矩阵，之所以是第m个预编码矩阵是因为水平方向上的预编码矩阵可能有多个，第m表示从这所有可能的预编码矩阵中选出第m个出来。本发明后面会给出的γk和的生成方法。
上述式(1)的三维码本生成方法，用语言表述即为：将列方向上预编码列向量γk与行方向上的预编码矩阵中的每一列中的各个元素相乘作为一列三维预编码矩阵中的列，即得到三维预编码矩阵。
对最多4列的天线阵列，虚拟天线数量可以为1，2，3或4，最多为4。虚拟天线数量即可以认为是NxM天线阵列的列数，也可以认为是指向仰角方向后在水平方向上的流数。下面都用最大的数量M来表示，即：BASk(M)。
102、发射节点在每个波束上配置参考信号。
由于通过上述步骤101将天线阵列中的子阵元在空间上形成多个指向不同方向的波束，因此对于NxM的天线阵列在设计参考信号时不必设计NxM个参考信号，而只需按照波束的数量设计参考信号即可，如对于8×4的天线阵列在仰角方向上形成四个波束则只需要在每个BASk(4)上，按最多4天线的等效系统，在每个波束方向上来设计参考信号。
可选的，步骤102具体包括：发射节点在每个波束上配置具有相同的时频位置及参考信号序列的参考信号；
其中，由于每个波束之间有较强的空间隔离，或者说每个波束之间有的波束间干扰很低，因此完全可以将相同的参考信号(包括相同的参考信号序列和相同的参考信号模板)，用于不同的波束上。具体可以在仰角方向上形成多个窄波束的方向图，并且通过控制多个窄波束出现在现有空间上的位置，可以实现波束间的正交或低干扰。
从这种意义上说，新的参考信号设计方法是基于波束特定的参考信号，而不同的波束方向又指向不同位置的用户，因此波束特定的参考信号也是用户特定的参考信号。这种方法的优势是：对于NxM的阵列天线系统，可以直接使用M个天线的天线系统的参考信号的设计，而不需要做其它的任何改变。这种方法的优势是明显的，即：当发射节点升级了发射天线的时候，整个系统规范不需要做任何修改，用户设备UE也不需要做任何修改，而只需要对发射节点的基带板进行板件升级即可，避免了更换发射节点造成的高额成本浪费。
或者，步骤102具体包括：发射节点在每个波束上配置具有不相同的时频位置和/或参考信号序列的参考信号。
其中，时频位置是由系统采用的时频模板所决定的，本发明中可以直接采用现有技术提供的时频模板，因此本发明主要从参考信号序列的角度限定参考信号是否相同；
可选的，发射节点在每个波束上配置具有不相同的参考信号序列的参考信号包括：
S1、发射节点针对每个波束的波束标识BID或波束标识BID对应的波束标识函数生成每个波束的小区标识CID；
其中每个波束的小区标识CID用于指示波束。
S2、发射节点分别根据每个波束的小区标识CID为每个波束生成序列初始值，然后根据序列初始值生成参考信号序列；
S3、发射节点将参考信号序列对应的参考信号分别配置到每个波束上。
具体的，以LTE协议为例，不同的参考信号对应的伪随机序列不同，其中用于参考信号的伪随机序列有最大长度序列，GMW(Gordon-Mills-Welch，戈登-迈尔斯-韦尔奇)序列，勒让德legendre序列及黄金Gold序列等，这里以Gold序列为例进行说明，在LTE协议中使用的是God序列，Gold序列c(n)生成方式如下：
c(n)＝(x1(n+NC)+x2(n+NC))mod2
x1(n+31)＝(x1(n+3)+x1(n))mod2
x2(n+31)＝(x2(n+3)+x2(n+2)+x2(n+1)+x2(n))mod2
其中NC＝1600是一个系统参数，第一个序列的初始值为全1，第2个序列的初始值为Cinit，这个值对不同的RS会有所不同。
当有了Cinit值后，将得到的扰码序列c转化成QPSK符号后作为DM-RS和CSI-RS参考信号上传送的序列，按下面的方式进行转换：
为序列的长度，对CSI-RS，值等于系统的下行带宽中的PRB(physical resource block，物理资源块)数，对正常(normal)CP下的DM-RS，值等于12倍的分配的PDSCH信道上的PRB数。同样地，当上式(2)中的Gold序列c换成其它的伪随机后，仍可以生成上述的供参考信号使用的序列rps。
对于CSI-RS，在Rel-11中引入CoMP(Coordinated Multiple Point，协调多点)后的生成序列的初始值如下：
其中为对每个UE指示的CID(cell identity，小区标识)的编号，nS为时隙号取值为0和1，NCP为CP类型，正常(normal)CP时取值为1，扩展(extended)CP时取值为0。在CoMP中，所谓的CID即为每个不同的发射点分配的小区的一种编号。因此对于CSI-RS，在阵列天线下，可以将改为即改为针对每个波束生成CSI-RS的CID。其物理意义在于，在每个发射点下，同一站点的不同BID(beam identity，波束标识)来指示CSI-RS生成的CID，同样的BID可以为每个发射点为不同的波束分配的一种编号。这样在每个站点下的不同波束可以生成不同的CSI-RS的参考信号序列。
或者，可选的，发射节点在每个波束上配置具有不相同的参考信号序列的参考信号包括：
S1a、发射节点为每个波束根据所属小区的小区标识CID生成序列初始值；
S2a、发射节点为每个波束对应的序列初始值配置用于指示每个波束的波束标识BID或波束标识BID对应的波束标识函数得到更新的序列初始值，然后根据更新的序列初始值生成每个波束的参考信号序列；
S3a、发射节点将参考信号序列对应的参考信号分别配置到每个波束上。
同样的，以将CoMP中引入LTE Rel-11中的CID重新定义虽然是一种很自由的做法，但是协议可能需要做重新解释，而且在同时存在CoMP和AAS的条件下CID的指示会很复杂，它需要同时区别不同的发射点和同一个发射点下的不同的BID。另一种方法是在不修改的前提下，增加一个对BID指示的函数，有如下多种方案。
其中：
即将的值用来代替，其中l为符号标识，normal CP(normalCentral Processor，常规中央处理器)时取值为0-6，extended CP(extended CentralProcessor，扩展中央处理器)时取值为0-5。
或者直接在生成的初始值的后面加上BID的函数。
这里的函数表示BID的函数，函数可以有多种，如：f(x)＝x或者f(x)＝xmodN即表示对某个整数N来进行取整，或者是与系统中的其它参数形成的函数，这里不对具体的函数形式做限定。
为了保证与LTE Rel-11系统的兼容，可以使的初始值默认为0，这样Rel-11的UE就可以按的方式直接接入到系统，而不需要修改UE的行为；而对Rel-12之后的UE则可以根据系统通知的BID以及规定的函数类型来得到CSI-RS序列生成时的参考信号。
同样的，对于参考信号CRS，PRS，DM-RS的处理方式，与CRS-RS类似。
具体的DM-RS随机序列的初始值的生成方法为：
其中nSCID为扰码标识，取值分别为0和1，它的具体数值发射节点会通过DCI(Downlink Control Information，下行控制信息)信令发给接收DM-RS参考信号的UE，X为CoMP下的小区的CID，同样可以用类似于CSI-RS的方式来处理DM-RS，包括将X解释为某个发射点下的某个波束的BID。另外是按下面方式代替X：
或者：
具体的，CRS生成扰码的方式与(1)式相同，只是CRS的初始值的生成方法不同：
或者：
同样的，PRS生成扰码的方式与(1)式相同，只是PRS的初始值的生成方法不同，PRS扰码的生成方式以及初始值与CRS完全相同：
或者：
这样，由于发射的参考信号序列的不同决定了对应的发射节点(这里由于以LTE系统为例说明因此发射节点即eNB)在不同的波束上发射了不同的参考信号，因此在接收侧的用户设备UE按每个波束上使用不同的参考信号来接收信号，并且UE可以不断反馈现有系统需要的反馈信息，同时还反馈对每个波束上进行测量得到的波束子集的信号质量信息。这样相邻波束之间若存在一定的干扰，则这种干扰可以通过使用不同的RS来减少，同时UE反馈了不同波束上的信号质量信息，以方便于B S对UE进行波束分配。
进一步的，该方法还包括：
103、发射节点将参考信号对应的波束标识BID发送至波束服务的用户设备UE，以便UE根据波束标识获取BID相应的参考信号。
可选的，发射节点通过下行控制信息DCI或无线资源控制RRC信令将参考信号对应的波束标识BID发送至波束服务的用户设备UE。具体这里BID可以通过系统的下行控制信息DCI(DownlinkControl Information，下行控制信息)来指示，比如将BID放到PDCCH(Physical Downlink Control Channel，物理下行控制信道)或ePDCCH(enhanceed PDCCH，增强的PDCCH)信道中。或者是通过RRC(Radio Resource Control，无线资源控制)信令来向UE进行指示。UE在未得到BID之前按现有系统无BID的方式进行通信，在得到BID的指示值后，则所指示的BID的进行参考信号的生成与解调。可以想到的是，通过将BID的特定函数发送至UE的方案也是可行的。
本发明的实施例提供一种基于天线阵列的参考信号映射方法，参照图4所示，包括以下步骤：
201、用户设备UE根据波束标识获取波束标识对应波束上的参考信号。
202、用户设备UE通过上行信道向发射节点反馈获取到的参考信号对应的波束子集中的波束标识对应波束的信号质量和波束参数。
这里UE在每个波束上测量来自不同波束上的信号质量。然后将一个子集的波束信号质量通过上行信道反馈给发射节点。信号质量包括SINR(Signal to Interference plusNoise Ratio，信干噪比)，RSRP(RS Received Power，参考信号接收功率)，RSRQ(RSReceivedQuality，参考信号接收质量)，RSSI(Received Signal StrengthIndication，接收信号强度指示)，CQI(Channel Quality Indicator，信道质量指示)等中的一种或几种；波束参数包括：EI(ElevationIndicator，仰角指示)，AI(Azimuth Indicator，方位角指示)等中的一种或几种。
这里的EI和AI为UE将自己测量到的相对于通信的eNB的仰角和方位角。反馈的EI和AI值可以是实测到的值，也是根据实测结果得到的量化比特值。可以使用均匀或非均匀量化的方法来量化EI和AI，下面是EI和AI量化的两个具体的实施例。
使用2比特对EI量化指示如下表所示
EI量化比特值 EI指示的角度范围
00 90-100度
01 101-110度
10 111-135度
11 136-180度
使用2比特对120度水平定向天线做AI量化指示
AI量化比特值 AI指示的角度范围
00 0-30度
01 31-60度
10 61-90度
11 91-120度
同样地，还可以使用更多比特做更高精度的量化，也可以使用其它的映射区间做量化，这里只是给出了一种可实现的方式，不对本发明做具体限制。
EI和AI的测量可以通过现有技术中成熟的达波角的测量方法进行，如：MUSIC(Multiple Signal Classification，多信号分类)算法，ESPRIT(Estimated signalparameters via rotational inVarianeetechnique，旋转不变信号参数估计技术)算法等。
反馈信道包括基于PUSCH(Physical Uplink Shared Channel，物理上行共享信道)信道的反馈，还包括基于PUCCH(Physical UplinkControl Channel，物理上行控制信道)进行的反馈。
本发明的实施例提供的基于天线阵列的参考信号映射方法，通过将天线阵列按照对应的天线端口形成不同的波束，在同一个波束对应的天线端口上配置相同的参考信号，能够降低参考信号设计对系统资源的浪费，提高系统兼容性能。
本发明的实施例提供一种发射节点5，参照图5所示，包括：波束成形单元51和参考信号发射单元52，其中：
波束成形单元51，用于将发射天线阵列在空间上形成多个指向不同方向的波束，其中每个波束由天线阵列上的全部或部分天线端口经过波束成形生成，其中波束方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向；
参考信号发射单元52，用于在每个波束上配置参考信号。
本发明的实施例提供的发射节点，通过将天线阵列按照对应的天线端口形成不同的波束，在同一个波束对应的天线端口上配置相同的参考信号，能够降低参考信号设计对系统资源的浪费，提高系统兼容性能。
可选的，在不同指向的波束中空间上相邻的波束间相互正交或者保持低的重叠区域。
可选的，参考信号包括小区特定的参考信号CRS，定位参考信号PRS，信道状态信息CSI参考信号CSI-RS；则波束成形单元51具体用于：
在第一方向对天线端口进行预编码或者通过机械方式改变天线端口的指向角度生成对应的波束，发射节点在第二方向上对天线端口不作波束成形，其中第一方向与第二方向正交，第一方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向，第二方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向。
可选的，参考信号包括用户特定的解调参考信号DM-RS；则波束成形单元51具体用于：在第一方向和第二方向上对天线端口进行独立或联合预编码生成空间上的波束，其中第一方向与第二方向正交，第一方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向，第二方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向。
进一步的，参照图5所示，发射节点还包括发射单元53用于将参考信号对应的波束标识BID发送至波束服务的用户设备UE，以便UE根据波束标识获取BID相应的参考信号。
可选的，所述发射单元53具体用于：通过下行控制信息DCI或无线资源控制RRC信令将参考信号对应的波束标识BID发送至波束服务的用户设备UE。
可选的，参考信号发射单元52具体用于：
在每个波束上配置具有相同的时频位置及参考信号序列的参考信号；
或者，
在每个波束上配置具有不相同的时频位置和/或参考信号序列的参考信号。
进一步可选的，参照图6所示，参考信号发射单元52包括：
波束标识子单元521a，用于针对每个波束的波束标识BID或波束标识BID对应的波束标识函数生成每个波束的小区标识CID；
参考序列生成子单元522a，用于分别根据每个波束的小区标识CID为每个波束生成序列初始值，然后根据序列初始值生成参考信号序列；
波束配置子单元523a，用于将参考信号序列对应的参考信号分别配置到每个波束上。
进一步可选的，参照图7所示，参考信号发射单元52包括：
初始序列生成子单元521b，用于为每个波束根据所属小区的小区标识CID生成序列初始值；
参考序列生成子单元522b，用于为每个波束对应的序列初始值配置用于指示每个波束的波束标识BID或波束标识BID对应的波束标识函数得到更新的序列初始值，然后根据更新的序列初始值生成每个波束的参考信号序列；
波束配置子单元523b，用于将参考信号序列对应的参考信号分别配置到每个波束上。
本发明的实施例提供的发射节点，通过将天线阵列按照对应的天线端口形成不同的波束，在同一个波束对应的天线端口上配置相同的参考信号，能够降低参考信号设计对系统资源的浪费，提高系统兼容性能，此外通过在不同的波束上配置相同或不同的参考信号能够满足不同场景下UE对参考信号的发射要求，提高系统性能。
参照图8所示，本发明的实施例提供一种用户设备UE6，包括：参考信号接收单元61和反馈单元62，其中，
参考信号接收单元61，用于根据波束标识获取波束标识对应波束上的参考信号；
反馈单元62，用于通过上行信道向发射节点反馈获取到的参考信号对应的波束子集中的波束标识对应波束的信号质量。
可选的，信号质量包括SINR，参考信号接收功率RSRP，参考信号接收质量RSRQ，接收信号强度指示RSSI和信道质量指示CQI中的至少一项；波束参数包括：仰角指示EI，方位角指示AI。
可选的，上行信道包括：物理上行共享信道PUSCH或物理上行控制信道PUCCH。
本发明的实施例提供的UE，能够接收发射节点配置在线阵列按照天线端口形成的不同的波束上的参考信号，能够降低参考信号设计对系统资源的浪费，提高系统兼容性能，同时UE通过反馈对在各个波束中接收的参考信号的信号质量至发射节点，以便发射节点调整参考信号发射策略，提高了系统性能。
本发明的实施例提供一种发射节点7，参照图7所示，该发射节点包括：至少一个第一处理器71、第一存储器72、第一通信接口73和第一总线74，该至少一个第一处理器71、第一存储器72和第一通信接口73通过第一总线74连接并完成相互间的通信。
该第一总线74可以是工业标准体系结构(Industry StandardArchitecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。该第一总线74可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。其中：
第一存储器72用于存储可执行程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。第一存储器72可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。
第一处理器71可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
第一通信接口73，主要用于实现本实施例提供的设备与其他外部设备之间的通信。
其中第一处理器71用于将发射天线阵列在空间上形成多个指向不同方向的波束，其中每个波束由所述天线阵列上的全部或部分天线端口经过波束成形生成，其中所述波束方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向；在每个波束上配置参考信号。
可选的，在所述不同指向的波束中空间上相邻的波束间相互正交或者保持低的重叠区域。
可选的，所述参考信号包括小区特定的参考信号CRS，定位参考信号PRS，信道状态信息CSI参考信号CSI-RS；第一处理器71具体用于：在第一方向对所述天线端口进行预编码或者通过机械方式改变所述天线端口的指向角度生成对应的波束，发射节点在第二方向上对所述天线端口不作波束成形，其中第一方向与第二方向正交，第一方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向，第二方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向。
可选的，参考信号还包括用户特定的解调参考信号DM-RS；第一处理器71具体用于：在第一方向和第二方向上对天线端口进行独立或联合预编码生成空间上的波束，其中第一方向与所述第二方向正交，第一方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向，第二方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向。
进一步的，第一处理器71还用于将参考信号对应的波束标识BID发送至波束服务的用户设备UE，以便UE根据波束标识获取BID相应的参考信号。
可选的，第一处理器71具体用于：通过下行控制信息DCI或无线资源控制RRC信令将参考信号对应的波束标识BID发送至波束服务的用户设备UE。
可选的所述第一处理器71具体用于：
在每个波束上配置具有相同的时频位置及参考信号序列的参考信号；
或者，
在每个波束上配置具有不相同的时频位置和/或参考信号序列的参考信号。
进一步可选的所述第一处理器71具体用于：针对每个波束的波束标识BID或所述波束标识BID对应的波束标识函数生成每个波束的不同的小区标识CID；分别根据每个波束的小区标识CID为每个波束生成序列初始值，然后根据序列初始值生成参考信号序列；将参考信号序列对应的参考信号分别配置到每个波束上。
可选的，第一处理器71具体用于为每个波束根据所属小区的小区标识CID生成序列初始值；为每个波束对应的序列初始值配置用于指示每个波束的波束标识BID或波束标识BID对应的波束标识函数得到更新的序列初始值，然后根据更新的序列初始值生成每个波束的参考信号序列；将参考信号序列对应的参考信号分别配置到每个波束上。
本发明的实施例提供的发射节点，通过将天线阵列按照对应的天线端口形成不同的波束，在同一个波束对应的天线端口上配置相同的参考信号，能够降低参考信号设计对系统资源的浪费，提高系统兼容性能，此外通过在不同的波束上配置相同或不同的参考信号能够满足不同场景下UE对参考信号的发射要求，提高系统性能。
本发明的实施例提供一种用户设备UE8，参照图8所示，该发射节点包括：至少一个第二处理器81、第二存储器82、第二通信接口83和第二总线84，该至少一个第二处理器81、第二存储器82和第二通信接口83通过第二总线84连接并完成相互间的通信。
该第二总线84可以是工业标准体系结构(Industry StandardArchitecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。该第二总线84可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。其中：
第二存储器82用于存储可执行程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。第二存储器82可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。
第二处理器81可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
第二通信接口83，主要用于实现本实施例提供的设备与其他外部设备之间的通信。
其中，第二处理器81用于根据波束标识获取波束标识对应波束上的参考信号；通过上行信道向发射节点反馈获取到的参考信号对应的波束子集中的波束标识对应波束的信号质量。
可选的，信号质量包括SINR，参考信号接收功率RSRP，参考信号接收质量RSRQ，接收信号强度指示RSSI和信道质量指示CQI中的至少一项；波束参数包括：仰角指示EI，方位角指示AI。
可选的，上行信道包括：物理上行共享信道PUSCH或物理上行控制信道PUCCH。
本发明的实施例提供的UE，能够接收发射节点配置在线阵列按照天线端口形成的不同的波束上的参考信号，能够降低参考信号设计对系统资源的浪费，提高系统兼容性能，同时UE通过反馈对在各个波束中接收的参考信号的信号质量至发射节点，以便发射节点调整参考信号发射策略，提高了系统性能。
本发明的实施例提供一种通信系统9，包括上述实施例提供的任一发射节点91和任一用户设备UE92。
本发明的实施例提供的通信系统，通过将天线阵列按照对应的天线端口形成不同的波束，在同一个波束对应的天线端口上配置相同的参考信号，能够降低参考信号设计对系统资源的浪费，提高系统兼容性能；此外通过在不同的波束上配置相同或不同的参考信号能够满足不同场景下UE对参考信号的发射要求，提高系统性能。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种基于天线阵列的参考信号映射方法，其特征在于，
发射节点将发射天线阵列在空间上形成多个指向不同方向的波束，其中每个波束由所述天线阵列上的全部或部分天线端口经过波束成形生成，其中所述波束方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向；
发射节点在每个波束上配置参考信号；
其中，所述发射节点在每个波束上配置参考信号，包括：
所述发射节点在每个波束上配置具有相同的时频位置及参考信号序列的参考信号；
或者，
所述发射节点在每个波束上配置具有不相同的时频位置和/或参考信号序列的参考信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述不同指向的波束中空间上相邻的波束间相互正交或者保持低的重叠区域。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述参考信号包括小区特定的参考信号CRS，定位参考信号PRS，信道状态信息参考信号CSI-RS。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述发射节点将发射天线阵列在空间上形成多个指向不同方向的波束包括：
发射节点在第一方向对所述天线端口进行预编码或者通过机械方式改变所述天线端口的指向角度生成波束，发射节点在第二方向上对所述天线端口不作波束成形，其中所述第一方向与所述第二方向正交，所述第一方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向，所述第二方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述参考信号包括用户特定的解调参考信号DM-RS。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述发射节点将发射天线阵列在空间上形成多个指向不同方向的波束包括：发射节点在第一方向和第二方向上对所述天线端口进行独立或联合预编码生成空间上的波束，其中所述第一方向与所述第二方向正交，所述第一方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向，所述第二方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在发射节点在每个波束上配置参考信号后，还包括：发射节点将所述参考信号对应的波束标识BID发送至所述波束服务的用户设备UE，以便所述UE根据所述波束标识获取所述BID相应的参考信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述发射节点将所述参考信号对应的波束标识BID发送至所述波束服务的用户设备UE包括：
所述发射节点通过下行控制信息DCI或无线资源控制RRC信令将所述参考信号对应的波束标识BID发送至所述波束服务的用户设备UE。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射节点在每个波束上配置具有不相同的参考信号序列的参考信号包括：
所述发射节点针对每个波束的波束标识BID或所述波束标识BID对应的波束标识函数生成所述每个波束的小区标识CID；
分别根据所述每个波束的小区标识CID为每个波束生成序列初始值，然后根据所述序列初始值生成参考信号序列；
将所述参考信号序列对应的参考信号分别配置到所述每个波束上。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射节点在每个波束上配置具有不相同的参考信号序列的参考信号包括：
所述发射节点为每个波束根据所属小区的小区标识CID生成序列初始值；
为所述每个波束对应的序列初始值配置用于指示所述每个波束的波束标识BID或所述波束标识BID对应的波束标识函数得到更新的序列初始值，然后根据所述更新的序列初始值生成所述每个波束的参考信号序列；
将所述参考信号序列对应的参考信号分别配置到所述每个波束上。
11.一种发射节点，其特征在于，包括：
波束成形单元，用于将发射天线阵列在空间上形成多个指向不同方向的波束，其中每个波束由所述天线阵列上的全部或部分天线端口经过波束成形生成，其中所述波束方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向；
参考信号发射单元，用于在每个波束上配置参考信号；
所述参考信号发射单元，还具体用于：
在每个波束上配置具有相同的时频位置及参考信号序列的参考信号；
或者，
在每个波束上配置具有不相同的时频位置和/或参考信号序列的参考信号。
12.根据权利要求11所述的发射节点，其特征在于，在所述不同指向的波束中空间上相邻的波束间相互正交或者保持低的重叠区域。
13.根据权利要求11或12所述的发射节点，其特征在于，所述参考信号包括小区特定的参考信号CRS，定位参考信号PRS，信道状态信息CSI参考信号CSI-RS。
14.根据权利要求13所述的发射节点，其特征在于，所述波束成形单元具体用于：
在第一方向对所述天线端口进行预编码或者通过机械方式改变所述天线端口的指向角度生成波束，发射节点在第二方向上对所述天线端口不作波束成形，其中所述第一方向与所述第二方向正交，所述第一方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向，所述第二方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向。
15.根据权利要求11或12所述的发射节点，其特征在于，所述参考信号还包括用户特定的解调参考信号DM-RS。
16.根据权利要求15所述的发射节点，其特征在于，所述波束成形单元具体用于：在第一方向和第二方向上对所述天线端口进行独立或联合预编码生成空间上的波束，其中所述第一方向与所述第二方向正交，所述第一方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向，所述第二方向包括仰角方向、方位角方向或空间任意方向。
17.根据权利要求11或12所述的发射节点，其特征在于，还包括发射单元用于将所述参考信号对应的波束标识BID发送至所述波束服务的用户设备UE，以便所述UE根据所述波束标识获取所述BID相应的参考信号。
18.根据权利要求17所述的发射节点，其特征在于，所述发射单元具体用于：通过下行控制信息DCI或无线资源控制RRC信令将所述参考信号对应的波束标识BID发送至所述波束服务的用户设备UE。
19.根据权利要求11所述的发射节点，其特征在于，所述参考信号发射单元包括：
波束标识子单元，用于针对每个波束的波束标识BID或所述波束标识BID对应的波束标识函数生成所述每个波束的小区标识CID；
参考序列生成子单元，用于分别根据所述每个波束的小区标识CID为每个波束生成序列初始值，然后根据所述序列初始值生成参考信号序列；
波束配置子单元，用于将所述参考信号序列对应的参考信号分别配置到所述每个波束上。
20.根据权利要求11所述的发射节点，其特征在于，所述参考信号发射单元包括：
初始序列生成子单元，用于为每个波束根据所属小区的小区标识CID生成序列初始值；
参考序列生成子单元，用于为所述每个波束对应的序列初始值配置用于指示所述每个波束的波束标识BID或所述波束标识BID对应的波束标识函数得到更新的序列初始值，然后根据所述更新的序列初始值生成所述每个波束的参考信号序列；
波束配置子单元，用于将所述参考信号序列对应的参考信号分别配置到所述每个波束上。
21.一种通信系统，其特征在于，包括权利要求11～20所述的任一发射节点。
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