CN104254946A - 用于三维波束成形的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例提供了用于三维波束成形的方法和装置。该方法可以包括:基于垂直参考信号来将垂直虚拟天线端口映射到物理天线端口,以获得映射的垂直参考信号;将映射的垂直参考信号传送到用户设备;从用户设备接收倾斜指示符,其中在用户设备处基于映射的垂直参考信号来获得倾斜指示符;基于接收到的倾斜指示符来确定倾斜向量,其中倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对业务数据的调整;以及利用倾斜向量来调整业务数据。

Description

用于三维波束成形的方法和装置
技术领域
本发明的实施例一般地涉及通信技术。且更具体地,本发明的实施例涉及用于三维波束成形的方法和装置。
背景技术
通常,使用波束成形的无线通信系统利用多个发射和/或接收天线以及信号处理来创建固定的或自适应的发射和/或接收波束图案。波束图案可以具有产生与单向发射和/或接收天线相比的性能改善的定向性质。波束图案的使用可以产生优于使用单向发射和/或接收天线的无线通信系统的发射/接收增益。因此,波束成形可以有助于增加小区覆盖范围,并且提高小区边缘频谱效率。
根据现有的波束成形解决方案,通常在垂直方面更上提供固定的下倾角,即,针对小区中的每个用户设备(UE)在垂直方向上提供固定波束。这样的解决方案在垂直方向上固定波束成形权重,在垂直方向上产生更好并且更窄的波束,因此可以减少与邻居小区的干扰,并且在一定程度上提高系统吞吐量。
然而,虽然固定的下倾角的解决方案可以在一定程度上提高小区吞吐量,但是天线的辐射图案的主瓣在小区内可能仅在特定方向上指向UE,但是对于偏离特定方向的其他UE,接收功率将显著降低。此外,利用垂直方向上的固定波束的解决方案可能具有对在垂直方向上在邻居小区之间的干扰协调以及波束调度的负面影响。
鉴于上述问题,需要找到一种三维(3D)波束成形的解决方案以在调整波束的水平方向的同时调整波束的垂直方向,以使得波束在垂直方向和水平方向二者上有效地跟踪UE。
发明内容
本发明提出了用于三维波束成形的解决方案。具体地,本发明提供了一种可以在垂直方向和水平方向二者上有效地跟踪UE的用于3D波束成形的方法和装置。
根据本发明的实施例的第一方面,本发明的实施例提供了一种用于三维波束成形的方法。该方法可以包括:基于垂直参考信号(RS)来将垂直虚拟天线端口映射到物理天线端口,以获得映射的垂直参考信号;将映射的垂直参考信号传送到用户设备;从用户设备接收倾斜指示符,其中在用户设备处基于映射的垂直参考信号来获得倾斜指示符;基于接收到的倾斜指示符来确定倾斜向量,其中倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对业务数据的调整;以及利用倾斜向量来调整业务数据。
根据本发明的实施例的第二方面,本发明的实施例提供了一种用于三维波束成形的方法。该方法可以包括:从基站接收映射的垂直参考信号(RS);基于映射的垂直参考信号来获得垂直信道信息;基于垂直信道信息来确定倾斜向量,其中倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对于业务数据的调整;以及向基站发送指示倾斜向量的倾斜指示符。
根据本发明的实施例的第三方面,本发明的实施例提供了一种用于三维波束成形的装置。该装置可以包括:垂直映射单元,配置为基于垂直参考信号(RS)来将垂直虚拟天线端口映射到物理天线端口,以获得映射的垂直参考信号;垂直RS传送单元,配置为将映射的垂直参考信号传送到用户设备;第一接收单元,配置为从用户设备接收倾斜指示符,其中在用户设备处基于映射的垂直参考信号来获得倾斜指示符;第一确定单元,配置为基于接收到的倾斜指示符来确定倾斜向量,其中倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对业务数据的调整;以及调整单元,配置为利用倾斜向量来调整业务数据。
根据本发明的实施例的第四方面,本发明的实施例提供了一种用于三维波束成形的装置。该装置可以包括:第一接收单元,配置为从基站接收映射的垂直参考信号(RS);第一获得单元,配置为基于映射的垂直参考信号来获得垂直信道信息;第一确定单元,配置为基于垂直信道信息来确定倾斜向量,其中倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对业务数据的调整;以及第一发送单元,配置为向基站发送指示倾斜向量的倾斜指示符。
当结合附图理解阅读时,从以下对具体实施例的描述,本发明的实施例的其他特征和优点将是显而易见的,附图通过示例的方式图示了本发明的实施例的原理。
附图说明
本发明的实施例在示例的意义上呈现,并且以下将更具体地参考附图来说明其优点,在附图中:
图1A图示了根据本发明的实施例的3D波束成形的示意图;
图1B图示了根据本发明的实施例的3D波束成形的垂直示图的示意图;
图2图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的方法200的流程图;
图3图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的方法300的流程图;
图4图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的方法400的流程图;
图5图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的方法500的流程图;
图6图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的装置600的框图;
图7图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的装置700的框图;以及
图8图示了根据本发明的实施例的执行3D波束成形的系统800的框图。
在附图中,相同或类似的附图标记指示相同或类似的元件。
具体实施方式
参考附图详细描述本发明的各种实施例。附图中的流程图和框图图示了根据本发明的实施例的装置、方法以及可由计算机程序产品执行的架构、功能和操作。在这方面,流程图中的每个框或框可以表示模块、程序或代码的一部分,其包含用于执行特定逻辑功能的一个或多个可执行指令。应当注意,在一些替代中,框中所指示的功能可以以与在附图中图示的顺序不同的顺序发生。例如,连续示出的两个框实际上可以基本上并行地或以相反的顺序执行,这取决于相关的功能。还应当注意,框图和/或流程图中的每个框及其组合可以通过用于执行特定功能/操作的专用的基于硬件的系统来实现、或者通过专用硬件和计算机指令的组合来实现。
将关于在诸如第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)和无线蜂窝网络的特定上下文中的实施例来描述本发明。然而,本发明还可以应用于其他无线通信系统,诸如3GPP高级LTE、全球微波接入互操作(WiMAX)、通用移动电信系统(UMTS)和其他无线通信系统。
在这样的无线通信系统中,用户设备(UE)可以是基站的覆盖范围内的终端、移动终端(MT)、订户站(SS)、便携式订户站(PSS)、移动站(MS)、接入终端(AT)或覆盖(overlay)低功率节点(包括微微小区基站、中继站、毫微微小区基站),并且可以包括UE、终端、MT、SS、PSS、MS或AT的一些或全部功能。基站(BS)可以是基站收发信台(BTS)、接入点(AP)、接入网络(AN)、节点B(NodeB或NB)、演进型节点B(eNodeB或eNB)或任何其他适当的设备。
在无线蜂窝网络中,3D波束成形可以在基站处提供天线垂直倾斜。通常,3D波束成形允许在垂直平面中生成具有不同主瓣指向角的天线波束。通常,天线垂直倾斜有助于控制基站的覆盖范围以及相邻基站之间的干扰。增加基站天线的垂直倾斜通常减小小区的覆盖脚印(footprint)以及对相邻小区的干扰和来自相邻小区的干扰。用于数据服务的小区的容量/吞吐量在很大程度上可以是由在小区内的用户之间的干扰(小区内干扰)以及来自相邻小区的干扰(小区间干扰)的水平确定的。
3D波束成形可以用于向BS提供用户特定的天线垂直倾斜。通过针对小区中的具体UE定制高功率数据信号的倾斜角,UE可以从BS接收更强的信号。此外,对该小区或相邻小区中的其他UE的干扰可以被减少,提高了对于UE的总体信干比,并且因此提高了系统的吞吐量和容量。该效果可能对在小区边缘处的UE特别突出,因为该UE受到来自相邻小区的更严重的干扰。
首先参考图1A,图1A图示了根据本发明的实施例的3D波束成形的示意图。在实施例中,BS管理小区,并且在该小区中存在两个UE,即,UE1102和UE2103。BS具有平面阵列101,通过该平面阵列发出两个波束,即用于UE1的波束104和用于UE2的波束105。两个波束是根据用于执行本发明的3D波束成形的方法来生成的。具体地,可以在天线垂直倾斜中关于UE1 102来调整用于UE1的波束104的垂直方向,并且可以在天线垂直倾斜中关于UE2 103来调整用于UE2的波束105的垂直方向。
图1B图示了根据本发明的实施例的在图1A中示出的3D波束成形的垂直示图的示意图。在垂直视图中可以看到,因为在天线垂直倾斜中对用于UE1的波束的垂直方向的调整不同于在天线垂直倾斜中对用于UE2的波束的垂直方向的调整,所以用于UE1 102的波束和用于UE2 103的波束是不同的。
图1A和图1B示出了根据本发明的实施例的3D波束成形提供的用户特定的天线垂直倾斜。通过在小区中分别针对UE1和UE2定制业务数据的倾斜度,UE1和UE2可以分别从BS接收更强的信号。
应当注意,根据本发明的其他实施例,通信系统中的小区可以包括与BS进行通信的一个或多个UE。因此,在小区中可以存在若干UE,如图1A和图1B所示。图1A和图1B中所示的UE1 102和UE2 103仅仅是示例而不是限制。
现在参考图2,图2图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形方法200的流程图。根据本发明的实施例,用于执行3D波束成形的通信系统可以是UMTS系统、LTE系统等。根据本发明的实施例,该方法200可以由例如发射机、基站、基站控制器(BSC)、网关、中继器、服务器或任何其他适当的设备来执行。
在方法200开始之后,在步骤S201,基于垂直参考信号来将垂直虚拟天线端口映射到物理天线端口,以获得映射的垂直参考信号。
根据本发明的实施例,映射的垂直参考信号可以基于垂直参考信号和预定义的垂直虚拟权重来获得。在一些实施例中,垂直虚拟化权重可以被选择为使得每个垂直虚拟天线端口的半功率波束宽度被最大化。
在将垂直虚拟天线端口映射到物理天线端口之后,可以从基站向UE传送映射的垂直参考信号以获得倾斜指示符。该步骤在步骤S202中示出,其中,映射的垂直参考信号被传送到UE。UE可以是小区中的由BS服务的特定UE(例如,图1A示出的UE1 102),并且可以在天线垂直倾斜中调整用于UE的波束(例如,用于UE1的波束104)。根据本发明的实施例,在接收到映射的垂直参考信号之后,UE可以确定指示在天线垂直倾斜中对业务数据的调整的倾斜向量,并且向BS发送可以指示所确定的倾斜向量的倾斜指示符。因此,在步骤S203,从用户设备接收倾斜指示符。然后,在步骤S204,基于接收到的倾斜指示符来确定倾斜向量。在步骤S205,利用倾斜向量来调整业务数据。在调整之后,已经执行了天线垂直倾斜;相应地,已经相对于特定UE,例如UE1 102,调整了垂直波束。
根据本发明的实施例,除了步骤S201-S205,如图2所示的方法可以进一步包括以下步骤:基于水平参考信号来将水平虚拟天线端口映射到物理天线端口,以获得映射的水平参考信号;以及向用户设备传送映射的水平参考信号。在一些实施例中,映射的垂直参考信号的传输可以正交于映射的水平参考信号的传输。在一些实施例中,与各个垂直虚拟天线端口相对应的映射的垂直参考信号的传输是正交的,并且与各个水平虚拟天线端口相对应的映射的水平参考信号的传输是正交的。根据本发明的实施例,可以通过频分复用(FDM)、时分复用(TDM)、码分复用(CDM)和/或本领域中其他适当技术来实现正交性。应当注意,描述上述示例是用于说明而不是限制。
根据本发明的实施例,除了步骤S201-S205,如图2所示的方法可以进一步包括以下步骤:从用户设备接收信道质量指示符;基于接收到的信道质量指示符来获得信道质量度量;以及基于信道质量度量来选择用于业务数据传输的调制和编码方案。在一些实施例中,在对用于业务数据传输的调制和编码方案的选择期间,可以基于预定义的水平虚拟化权重、获得的信道质量度量和倾斜向量来计算候选信道质量度量;可以用候选信道质量度量来更新信道质量度量;以及可以基于更新的信道质量度量来确定用于业务数据传输的调制和编码方案。
现在参考图3,图3图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的方法300的流程图。方法300可以被认为是以上关于图2描述的方法200的实施例。在方法300的以下描述中,可选地,映射的水平参考信号被可选地获得并且被传送到UE,并且可以例如基于从UE反馈的信道质量度量选择的调制和编码方案(MCS)来可选地编码和调制业务数据。然而,应当注意,这仅仅是出于说明本发明的原理的目的而不是限制其范围的目的。
在方法300开始之后,在步骤S301,基于垂直参考信号来将垂直虚拟天线端口映射到物理天线端口,以获得映射的垂直参考信号。
根据本发明的实施例,还被简称为天线端口(AP)的物理天线端口可以包括一个或多个物理天线元件。对于虚拟天线端口(VAP),可以存在两种类型,一种是水平VAP,另一种是垂直VAP。例如,如果配置了P乘Q个天线端口,那么可以存在P个垂直VAP和Q个水平VAP。垂直VAP到AP的映射可以以若干方式来进行。在本发明的实施例中,可以基于垂直参考信号和预定义的垂直虚拟权重来获得映射的垂直参考信号。例如,映射可以通过使与垂直VAP相关联的参考信号乘以预定义的垂直虚拟权重来进行。
应当注意,在本公开中,“参考信号(RS)”可以指参考信号序列。也就是说,在本发明的实施例中,参考信号可以是参考信号的序列或参考信号序列,并且参考信号可以是参考信号的若干序列或若干参考信号序列。
关于垂直VAP,可以存在与之相关联的垂直参考信号序列。将与第p个垂直VAP相关联的垂直参考信号序列表示为 p=0,1,...,P-1,映射可以由下式给出:
a V ( p , q ) = w V ( q ) a V ( p ) ( i ) , - - - ( 1 )
其中q=0,1,...,Q-1;i=0,1,...,NV-1; w V = w V ( 0 ) w V ( 1 ) . . . w V ( Q - 1 ) T 是预定义的垂直虚拟化权重;NV是垂直参考信号序列的长度;P是垂直参考信号的总数目。
垂直虚拟化权重可以取决于天线元件的辐射图案。根据本发明的实施例,垂直虚拟化权重可以被选择为使得每个垂直虚拟天线端口的半功率波束宽度(HPBW)被最大化。例如,对于具有40°垂直HPBW的天线元件的4乘4的AP配置,垂直虚拟化权重可以是
w V = 1 2 1 e - j 5 π / 8 e - j 5 π / 8 1 T - - - ( 2 )
在步骤S302,基于水平参考信号来将水平虚拟天线端口映射到物理天线端口,以获得映射的水平参考信号。
类似于垂直虚拟天线端口到物理天线端口的映射,水平VAP到AP的映射也可以通过若干种方式完成。在本发明的实施例中,映射的水平参考信号可以基于水平参考信号和预定义的水平虚拟化权重来获得。例如,映射可以通过使与水平VAP相关联的参考信号乘以预定义的水平虚拟化权重来进行。
关于水平VAP,可以存在与之相关联的水平参考信号序列。将与第q个水平VAP相关联的水平参考信号序列表示为 q=0,1,...,Q-1,映射可以由下式给出
a H ( p , q ) = w H ( p ) a H ( q ) ( i ) , - - - ( 3 )
其中,p=0,1,...,P-1;i=0,1,...,NH-1; w H = w H ( 0 ) w H ( 1 ) . . . w H ( P - 1 ) T 是预定义的水平虚拟化权重;NH是水平参考信号序列的长度;并且Q是水平参考信号的总数目。
类似地,水平虚拟化权重可以取决于天线元件的辐射图案。根据本发明的实施例,水平虚拟化权重可以被选择为使得每个水平虚拟天线端口的半功率波束宽度(HPBW)被最大化。例如,对于具有120°水平HPBW的天线元件的4乘4的AP配置,水平虚拟化权重可以是
w H = 1 2 1 e - j 3 π / 4 e - j 3 π / 4 1 T - - - ( 4 )
映射的VAP参考信号序列可以被映射成对第(p,q)个AP分配的资源元素(RE)。由第p个垂直VAP和由第q个水平VAP占用的RE应当是正交的,使得可以有效地减小其之间的干扰。正交性可以通过FDM、TDM、CDM等来实现。
在一些实施例中,与各个垂直虚拟天线端口相对应的映射的垂直参考信号的传输是正交的。因此,由与垂直虚拟天线端口中的一个相对应的映射的垂直参考信号所占用的RE正交于由与其他垂直虚拟天线端口相对应的映射的垂直参考信号所占用的那些RE。
在一些其他实施例中,与各个水平虚拟天线端口相对应的映射的水平参考信号的传输是正交的。因此,由与水平虚拟天线端口中的一个相对应的映射的水平参考信号所占用的RE正交于由与其他水平虚拟天线端口相对应的映射的水平参考信号所占用的那些RE。
在步骤S303,映射的垂直参考信号和映射的水平参考信号被传送到用户设备。
如上所述,与各个水平虚拟天线端口相对应的映射的水平参考信号的传输可以是正交的。在本发明的实施例中,利用TDM方案来配置映射的垂直参考信号的传输和映射的水平参考信号的传输。具体地,映射的垂直参考信号和映射的水平参考信号可以交替地被指派给同一组RE。使nV表示映射的垂直参考信号的传输周期,并且noffset表示映射的水平RS传输的偏移量,其中,noffset=0,1,...,nV-1。在子帧n=l+knV+noffset处,其中,k=0,1,...;l=0,1,...,nV-2,一些RE可以被指派给映射的水平RS。在子帧n=(k+1)nV+noffset-1处,相同的RE可以被指派给映射的垂直RS。可以通过高层或通过例如运营商、提供商、销售商等来半静态地配置映射的垂直RS传输间隔nV和映射的水平RS的传输偏移量noffset
在诸如载波或RE的资源被指派给映射的垂直参考信号和映射的水平参考信号之后,可以通过利用指派的资源来将这些映射的RS从BS传送到UE。
在步骤S304,从用户设备接收倾斜指示符。
如上所述UE可以是小区中的由BS服务的特定UE(例如,图1A示出的UE1 102),并且可以在天线垂直倾斜中调整用于UE的波束(例如,用于UE1的波束104)。在接收到映射的垂直参考信号之后,UE可以确定指示在天线垂直倾斜中对业务数据的调整的倾斜向量。然后,UE可以选择一个码字,该码字最接近描述垂直倾斜方向的预定倾斜码字中的倾斜向量。接下来,UE可以将所选择的码字确定为倾斜指示符,并且向BS发送该倾斜指示符。这样,BS可以从用户设备接收倾斜指示符。
在步骤S305,基于接收到的倾斜指示符来确定倾斜向量。
根据本发明的实施例,预定的倾斜码本可以由BS和UE二者已知的。可从预定的倾斜码本来确定对应于接收到的倾斜指示符的码字,即,倾斜向量。应当注意,因为在步骤S305确定的倾斜向量是预定的倾斜码本中的码字,其可以是UE处确定的实际倾斜向量的估计。
在步骤S306,利用倾斜向量来调整业务数据。
倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对业务数据的调整。因此,在确定倾斜向量之后,可以利用确定的倾斜向量来调整业务数据。在这方面,可以相应地调整用于UE的垂直波束。
在步骤S307,从用户设备接收信道质量指示符。
信道质量指示符(CQI)是对无线信道的通信质量的测量。CQI可以是表示给定信道的信道质量度量的一个或多个值。信道质量度量可以指示在基站和用户设备之间的信道的质量。通常,高值CQI指示具有高质量的信道,并且反之亦然。在本发明的实施例中,UE可以通过使用现有的技术手段或以公知方式获得CQI。信道的CQI可以通过利用信道的性能度量来计算,信道的性能度量诸如信噪比(SNR)、信号与干扰加噪声比(SINR)、信号与噪声加失真比(SNDR)等。可以对给定信道测量这些值以及其他值,并且然后用于计算该信道的CQI。给定信道的CQI可以取决于传输/调制方案,例如由通信系统使用的MCS。
应当注意,在通信系统采用空间复用的情况下,在BS和UE之间可以存在多个信道。这样,存在从UE反馈的多个CQI。即,此时,CQI可以是CQI序列而不是一个CQI。
在步骤S308,基于接收到的信道质量指示符来获得信道质量度量。
根据本发明的一些实施例,可以基于接收到的信道质量指示符来获得与在BS和UE之间的一个信道相关联的信道质量度量,诸如SINR、SNR、SNDR等。对于采用空间复用的通信系统,信道质量度量可以被表示为γk,其指示与第k个信道相关联的SINR。
根据本发明的一些其他实施例,所获得的信道质量度量可能已经在UE处通过倾斜向量进行了调整。在实施例中,UE可以从基站接收预定义的水平虚拟化权重,基于预定义的水平虚拟化权重、信道质量度量和倾斜向量来计算候选信道质量度量(表示为γ′k),并且用候选信道质量度量γ′k来更新信道质量度量γk。在这样的实施例中,在步骤308处基于接收到的信道质量指示符获得的信道质量度量可以是γ′k
在步骤S309,基于信道质量度量来对业务数据传输选择调制和编码方案。
根据本发明的一些实施例,在步骤308处基于接收到的信道质量指示符获得的信道质量度量是γ′k。然后,可以根据信道质量度量γ′k来选择MCS。MCS的选择可以以本领域中若干现有方法来实现,因此这里不讨论其细节。
根据本发明的一些实施例,在步骤S308处基于接收到的信道质量指示符获得的信道质量度量是γk。在选择调制和编码方案或MCS期间,信道质量度量γk可以首先被优化,并且然后在MCS的选择中被使用,从而使得所选择的MCS可以更适用于业务数据传输。在一些实施例中,信道质量度量γk可以用候选信道质量度量γ′k来更新,信道质量度量γ′k是基于预定义的水平虚拟化权重、获得的信道质量度量和倾斜向量来计算的;并且然后,可以基于更新的信道质量度量来确定MCS。例如,候选信道质量度量γ′k可以通过下式来计算
γ k ′ = γ k | w H T f V | 2 , - - - ( 5 )
其中,wH是预定义的水平虚拟化权重;并且fV是从预定的倾斜码本中选择的码字,其是在UE处确定的实际倾斜向量的估计。
如本领域的技术人员可以理解的,上述步骤S307至S309是用于根据本发明的方法的可选步骤。在3D波束形成期间固定调制和编码方案的情况下,如果没有步骤S307至S309,则根据本发明的用于3D波束成形的方法也可以工作。
根据本发明的实施例,本发明适用于采用空间复用的通信系统。对于这样的通信系统,可以从BS向特定UE发出多个波束,并且UE可以获得关于多个波束的多个信道质量度量,并将其反馈到BS。BS可以基于多个信道质量度量来选择多个MCS,并且使用该MCS来调制业务数据以在多个波束中被传送到UE。
现在参考图4,图4图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的方法400的流程图。根据本发明的实施例,用于执行3D波束成形的通信系统可以是UMTS系统、LTE系统等。根据本发明的实施例,该方法400可以由例如接收机、用户设备、终端或任何其他适当的设备来执行。
在方法400开始之后,在步骤S401,从基站接收映射的垂直参考信号。在步骤S402,基于映射的垂直参考信号来获得垂直信道信息。根据本发明的实施例,垂直信道信息可以通过以下步骤获得:获得垂直参考信号,这与在基站处将垂直虚拟天线端口映射到物理天线端口中所使用的那些相同;以及基于映射的垂直参考信号和垂直参考信号来估计垂直信道信息。在步骤S403,基于垂直信道信息来确定倾斜向量。倾斜向量可以指示在天线垂直倾斜中对业务数据的调整。然后,可以从预定的倾斜码本中选择最接近倾斜向量的码字,并且所选择的码字的索引可以被确定为倾斜指示符。在步骤S404,指示倾斜向量的倾斜指示符被发送到基站。在本发明的实施例中,倾斜指示符可以是可以经由上行链路控制信道周期性或非周期性地从UE报告给BS的预编码矩阵指示符(PMI),上行链路控制信道例如是LTE或LTE-Advanced中的物理上行链路控制信道(PUCCH)或物理上行链路共享信道(PUSCH)。
根据本发明的实施例,除了步骤S401-S404,方法400可以进一步包括以下步骤:从基站接收映射的水平参考信号;基于映射的水平参考信号获得水平信道信息;基于水平信道信息来确定信道质量度量,其中信道质量度量指示在基站和用户设备之间的信道的质量;以及向基站发送指示信道质量度量的信道质量指示符。在根据本发明的实施例中,在信道质量度量的确定期间,可以从基站接收预定义的水平虚拟化权重;可以基于预定义的水平虚拟化权重、获得的信道质量度量和倾斜向量来计算候选信道质量度量;以及可以用候选信道质量度量来更新信道质量度量。
现在参考图5,图5图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的方法500的流程图。方法500可以被认为是以上参考图4描述的方法40的实施例。在方法500的以下描述中,可选地,从BS可选地接收映射的水平参考信号,并且可选地可以基于获得的映射的水平参考信号来获得信道质量度量。然而,应当注意,这仅仅是用于说明本发明的原理而不是限制其范围的目的。
在步骤S501,从基站接收映射的垂直参考信号和映射的水平参考信号。
映射的垂直参考信号与上述方法200中的步骤S202和方法300中的步骤S303中所讨论的那些相对应。映射的水平参考信号与上述方法300中的步骤S303中所讨论的那些相对应。类似于方法200或300中所讨论的映射的垂直参考信号和映射的水平参考信号,可以在将垂直虚拟天线端口映射到物理天线端口期间基于垂直参考信号来获得映射的垂直参考信号,并且可以在将水平虚拟天线端口映射到物理天线端口期间基于水平参考信号来获得映射的水平参考信号。
在步骤S502,基于映射的垂直参考信号来获得垂直信道信息。
根据本发明的实施例,垂直参考信号(表示为 p=0,1,...,P-1)和/或水平参考信号(表示为 q=0,1,...,Q-1)对于UE和BS二者来说是相同的。也就是说,UE和BS二者在3D波束成形期间知道并且使用相同的垂直参考信号和/或相同的水平参考信号。垂直参考信号和/或水平参考信号可以被存储在BS和UE可访问的存储器或存储设备中,例如,半导体存储器设备,诸如RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪速存储器。
虽然UE已经在步骤S501接收到映射的垂直参考信号,但是UE不知道映射的垂直参考信号是垂直VAP到AP的映射结果,而仅知道接收到的映射的垂直参考信号是垂直参考信号的调制和传输的结果,所以UE可以通过使用垂直参考信号来从接收到的RS来估计信道信息。接收到的RS(例如,映射的垂直参考信号)可以包括P个参考信号序列,如式(1)所示。
基于映射的垂直参考信号和已知的垂直参考信号,可以得到垂直信道信息。垂直信道信息可以以多种可用导频辅助的信道估计算法来估计,这些算法例如最小二乘法(LS)估计、最小均方误差(MMSE)估计等。在本发明的实施例中,假设UE处的天线端口的数目是Nr,垂直信道信息可以被获得为Nr乘P信道矩阵,表示为这与垂直参考信号p=0,1,...,P-1相关联。
在步骤S503,基于垂直信道信息来确定倾斜向量。
如以上所述,垂直信道信息可以被获得为信道矩阵。在本发明的一些实施例中,倾斜向量可以是信道矩阵的理论(principal)右奇异向量。
然后,UE可以从预定的倾斜码本中选择与倾斜向量相匹配的码字,并且将所选择的码字的索引确定为倾斜指示符。预定的倾斜码本是描述垂直倾斜方向的码本。将预定的倾斜码本表示为其中BTI是用于倾斜指示符的比特的数目,并且fV是倾斜码本中的码字。用于选择匹配倾斜向量的码字的准则可以通过下式给出
TI = arg min i = 0,1 , . . . 2 B T 1 - 1 μ ( f V ( i ) ; H ^ V ) , - - - ( 6 )
其中,TI代表倾斜指示符;是给定信道矩阵时第i个码字的“良好性”的度量。措施的示例是
μ ( f V ( i ) ; H ^ V ) = | u * ( H ^ V ) f V ( i ) | , - - - ( 7 )
其中,表示垂直信道矩阵的理论右奇异向量;u*表示u的共轭转置。
在步骤S504,指示倾斜向量的倾斜指示符被发送到基站。
在本发明的实施例中,可以经由例如LTE或LTE-Advanced中的物理上行链路控制信道(PUCCH)或物理上行链路共享信道(PUSCH)的上行链路控制信道将倾斜指示符周期性或非周期性地从UE报告给BS。
在步骤S505,基于映射的水平参考信号来获得水平信道信息。
类似于垂直信道信息的获得处理,可以基于根据水平参考信号的映射的水平参考信号来获得水平信道信息,这与在基站处将水平虚拟天线端口映射到物理天线端口中使用的那些相同。水平信道信息也可以以多种可用导频辅助的信道估计算法来估计,这些算法例如LS估计、MMSE估计等。
在步骤S506,基于水平信道信息来确定信道质量度量。
根据本发明的实施例,信道信息可以包括一个信道的信息。如上所述,信道质量度量可以指示在基站和用户设备之间的信道的质量。可以以本领域技术人员已知的很多方式来基于水平信道信息获得信道的信道质量度量。具体地,可以从水平信道信息确定信道的信道质量度量,诸如SNR、SINR、SNDR等。应当注意,信道质量度量的确定可以以现有手段来实现,因此省略其细节。
在步骤S507,指示信道质量度量的信道质量指示符被发送到基站。
根据本发明的一些实施例,信道质量指示符可以指示与BS和UE之间的一个信道相关联的信道质量度量,例如SINR、SNR、SNDR等。对于采用空间复用的通信系统,信道质量度量可以被表示为γk,其指示与第k个信道相关联的SINR。
根据本发明的一些其他实施例,信道质量指示符可以指示已经在UE处通过倾斜向量进行了调整的信道质量度量。在一些实施例中,UE可以从基站接收预定义的水平虚拟化权重,基于预定义的水平虚拟化权重、信道质量度量和倾斜向量来计算候选信道质量度量(表示为γ′k),并且用候选信道质量度量γ′k来更新信道质量度量γk。在这样的实施例中,信道质量指示符指示的是信道质量度量γ′k,而不是γk
现在参考图6,图6图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的装置600的框图。根据本发明的实施例,装置600可以例如在发射机、基站、基站控制器(BSC)、网关、中继器、服务器或任何其他可应用的设备中实现。
如图所示,装置600包括:垂直映射单元610,配置为基于垂直参考信号(RS)来将垂直虚拟天线端口映射到物理天线端口,以获得映射的垂直参考信号;垂直RS传送单元620,配置为将映射的垂直参考信号传送到用户设备;第一接收单元630,配置为从用户设备接收倾斜指示符,其中,在用户设备处基于映射的垂直参考信号来获得倾斜指示符;第一确定单元640,配置为基于接收到的倾斜指示符来确定倾斜向量,其中,倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对业务数据的调整;以及调整单元650,配置为利用倾斜向量来调整业务数据。
根据本发明的实施例,垂直映射单元610可以包括:第一获得单元,配置为基于垂直参考信号和预定义的垂直虚拟化权重来获得映射的垂直参考信号。
根据本发明的实施例,垂直虚拟化权重可以被选择为使得每个垂直虚拟天线端口的半功率波束宽度被最大化。
根据本发明的实施例,装置600可以进一步包括:水平映射单元,配置为基于水平参考信号(RS)来将水平虚拟天线端口映射到物理天线端口,以获得映射的水平参考信号;以及水平RS传送单元,配置为将映射的水平参考信号传送到用户设备。
根据本发明的实施例,其中,映射的垂直参考信号的传输可以正交于映射的水平参考信号的传输,其中与各个垂直虚拟天线端口相对应的映射的垂直参考信号的传输可以是正交的,并且其中与各个水平虚拟天线端口相对应的映射的水平参考信号的传输可以是正交的。
根据本发明的实施例,装置600可以进一步包括:第二接收单元,配置为从用户设备接收信道质量指示符;第二获得单元,配置为基于接收到的信道质量指示符来获得信道质量度量;以及选择单元,配置为基于信道质量度量来选择用于业务数据传输的调制和编码方案。根据本发明的实施例,选择单元可以包括:计算单元,配置为基于预定义的水平虚拟化权重、获得的信道质量度量和倾斜向量来计算候选信道质量度量;更新单元,配置为利用候选信道质量度量来更新信道质量度量;以及第二确定单元,配置为基于更新的信道质量度量来确定用于业务数据传输的调制和编码方案。
现在参考图7,图7图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的装置700的框图。根据本发明的实施例,装置700可以例如在接收机、用户设备、终端或任何其他可应用的装置中实现。
如图所示,装置700包括:第一接收单元710,配置为从基站接收映射的垂直参考信号(RS);第一获得单元720,配置为基于映射的垂直参考信号来获得垂直信道信息;第一确定单元730,配置为基于垂直信道信息来确定倾斜向量,其中倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对业务数据的调整;以及第一发送单元740,配置为向基站发送指示倾斜向量的倾斜指示符。
根据本发明的实施例,第一获得单元720可以包括:垂直RS获得单元,配置为获得垂直参考信号,其与在基站处将垂直虚拟天线端口映射到物理天线端口中使用的那些相同;以及估计单元,配置为基于映射的垂直参考信号和垂直参考信号来估计垂直信道信息。
根据本发明的实施例,装置700可以进一步包括:第二接收单元,被配置为从基站接收映射的水平参考信号;第二获得单元,配置为基于映射的水平参考信号来获得水平信道信息;第二确定单元,配置为基于水平信道信息来确定信道质量度量,其中信道质量度量指示在基站和用户设备之间的信道的质量;以及第二,向基站发送指示信道质量度量的信道质量指示符。
根据本发明的实施例,第二确定单元可以包括:第三接收单元,配置为从基站接收预定义的水平虚拟化权重;计算单元,配置为基于预定义的水平虚拟化权重、获得的信道质量度量和倾斜向量来计算候选信道质量度量;以及更新单元,配置为利用候选信道质量度量来更新信道质量度量。
现在参考图8,图8图示了根据本发明的实施例的执行3D波束成形的通信系统800的框图。如图所示,系统800包括BS 810和UE 820。BS 810包括装置600,并且UE 820包括装置700。在BS 810处,可以基于垂直参考信号将垂直虚拟天线端口映射到物理天线端口,以获得映射的垂直参考信号;映射的垂直参考信号801可以被传送到UE 820;然后,可以在BS 810处从UE 820接收倾斜指示符803,其中,在用户设备处可以基于映射的垂直参考信号来获得倾斜指示符830;接下来,在BS 810处,可以基于接收到的倾斜指示符803来确定倾斜向量,并且将被从BS 810传送到UE 820的业务数据可以通过倾斜向量来调整。在本发明的另一实施例中,还可以基于水平参考信号来将水平虚拟天线端口映射到物理天线端口,以获得映射的水平参考信号;以及可以向UE 820传送映射的水平参考信号802。UE 820可以基于映射的水平参考信号802来获得信道质量度量,并且向BS 810发送指示信道质量度量的信道质量指示符804。
还应当注意,垂直映射单元610、垂直RS传送单元620、第一接收单元630、第一确定单元640、调整单元650可以分别通过当前已知或未来开发的任何适当技术来实现。同时,第一接收单元710、第一获得单元720、第一确定单元730和第一发送单元740也可以分别通过当前已知或未来开发的任何适当技术来实现。此外,图6或图7中所示的单个设备可以替代地分别在多个设备中实现,并且多个单独的设备可以在单个设备中实现。本发明的范围不局限于这些方面。
应当注意,装置600可以被配置实现参考图2和图3描述的功能,并且装置700可以被配置实现参考图4和图5描述的功能。因此,关于方法200和300中的任何一个讨论的特征可以适用于装置600的相应组件,并且关于方法400和500讨论的特征可以适用于装置700的相应组件。还应当注意,装置600或装置700的组件可以以硬件、软件、固件和/或其任何组合来实现。例如,装置600或装置700的组件可以分别通过电路、处理器或任何其他适当的设备来实现。本领域技术人员应当理解,上述实施例仅用于说明而非限制。
在一些本发明的实施例中,装置600或装置700可以包括至少一个处理器。适用于与本公开的实施例一起使用的至少一个处理器可以包括,例如,已知或未来开发的通用和专用处理器二者。装置600或装置700可以进一步包括至少一个存储器。至少一个存储器可以包括,例如,半导体存储设备,例如RAM、ROM、EPROM、EEPROM和闪速存储器设备。至少一个存储器可以用于存储计算机可执行指令的程序。该程序可以以任何高级和/或低级可编译或可解释的编程语言来写入。根据实施例,计算机可执行指令可以被配置为,利用至少一个处理器来使得装置600至少根据上述方法200和300中的任何一个来执行,或使得装置700来至少根据上述方法400和500来执行。
基于以上描述,本领域技术人员应当理解,本公开可以以装置、方法或计算机程序产品来实现。通常,各种示例性实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合来实现。例如,一些方面可以以硬件来实现,而其他方面可以以可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件来实现,但是本发明不限于此。尽管本公开的示例性实施例的各种方面可以被图示和描述为框图、流程图或使用一些其他图形表示,但是很好理解的是,这里描述的这些框、装置、系统、技术或方法可以以作为非限制性示例的硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备或其一些组合来实现。
在图2-5中所示的各种框可以被视作方法步骤、和/或从计算机程序代码的操作得到的操作、和/或构建为执行关联功能的多个逻辑电路元件。本公开的示例性实施例的至少一些方面可以在诸如集成电路芯片和模块的各种组件中实践,并且本公开的示例性实施例可以在被实现为集成电路、FPGA或ASIC的装置中实现,其可配置为根据本发明的示例性实施例进行操作。
虽然本说明书包含许多具体的实现细节,但是这些不应被解释为对可以要求保护的或任何公开的范围的限制,而是被解释为可以特定于具体公开的具体实施例的特征的描述。在本说明书中在各个实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中以组合实现。反之,在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独在多个实施例中或任何适当的子组合中实现。此外,虽然特征以上可能被描述为以特定组合进行动作,并且甚至最初主张如此,但是在一些情况下,要求保护的组合中的一个或多个特征可以从该组合中消除,并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变体。
类似地,虽然在附图中以具体顺序描绘了操作,但是这不应该被理解为需要以所示的具体顺序或者以连续顺序执行这样的操作,或者需要执行所有图示的操作以实现期望的结果。在特定情况下,多任务和并行处理可能是有利的。此外,上述实施例中的各种系统组件的分离不应被理解为在所有的实施例中多需要这样的分离,并且应当理解,所描述的程序组件和系统通常可以在单个软件产品中被集成在一起或者封装为多个软件产品。
在结合附图阅读时,对本公开的前述示例性实施例的各种修改、改编对于本领域技术人员来说是显而易见的。任何和所有修改仍然落在本公开的非限制性和示例性实施例的范围内。此外,受益于前述内容和关联附图中呈现的教导的属于本公开的这些实施例所属的领域的技术人员将认识到这里阐述的本公开的其他实施例。
因此,应当理解,本公开的实施例不限于所公开的具体实施例,并且期望修改和其他实施例被包括在所附的权利要求的范围内。虽然这里使用特定术语,但是其仅在一般和描述性意义中被使用,并且不用于限制的目的。

Claims (22)

1.一种用于三维(3D)波束成形的方法,包括:
基于垂直参考信号(RS)来将垂直虚拟天线端口映射到物理天线端口,以获得映射的垂直参考信号;
将所述映射的垂直参考信号传送到用户设备;
从所述用户设备接收倾斜指示符,其中在所述用户设备处基于所述映射的垂直参考信号来获得所述倾斜指示符;
基于接收到的所述倾斜指示符来确定倾斜向量,其中所述倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对业务数据的调整;以及
利用所述倾斜向量来调整业务数据。
2.根据权利要求1所述的方法,其中基于垂直参考信号来将垂直虚拟天线端口映射到物理天线端口以获得映射的垂直参考信号包括:
基于所述垂直参考信号和预定义的垂直虚拟化权重来获得所述映射的垂直参考信号。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述垂直虚拟化权重被选择为使得每个垂直虚拟天线端口的半功率波束宽度被最大化。
4.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:
基于水平参考信号来将水平虚拟天线端口映射到物理天线端口,以获得映射的水平参考信号;以及
将所述映射的水平参考信号传送到用户设备。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述映射的垂直参考信号的传输正交于所述映射的水平参考信号的传输,其中与各个垂直虚拟天线端口相对应的所述映射的垂直参考信号的传输是正交的,并且其中与各个水平虚拟天线端口相对应的所述映射的水平参考信号的传输是正交的。
6.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:
从所述用户设备接收信道质量指示符;
基于接收到的所述信道质量指示符来获得信道质量度量;以及
基于所述信道质量度量来选择用于业务数据传输的调制和编码方案。
7.根据权利要求6所述的方法,其中基于所述信道质量度量来选择用于业务数据传输的调制和编码方案包括:
基于预定义的水平虚拟化权重、获得的所述信道质量度量和所述倾斜向量来计算候选信道质量度量;
利用所述候选信道质量度量来更新所述信道质量度量;以及
基于更新的所述信道质量度量来确定用于业务数据传输的调制和编码方案。
8.一种用于三维(3D)波束成形的方法,包括:
从基站接收映射的垂直参考信号(RS);
基于所述映射的垂直参考信号来获得垂直信道信息;
基于所述垂直信道信息来确定倾斜向量,其中所述倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对于业务数据的调整;以及
向所述基站发送指示所述倾斜向量的倾斜指示符。
9.根据权利要求8所述的方法,其中基于所述映射的垂直参考信号来获得垂直信道信息包括:
获得垂直参考信号,所述垂直参考信号与在所述基站处的垂直虚拟天线端口到物理天线端口的映射中使用的那些垂直参考信号相同;以及
基于所述映射的垂直参考信号和所述垂直参考信号来估计所述垂直信道信息。
10.根据权利要求8所述的方法,进一步包括:
从所述基站接收映射的水平参考信号;
基于所述映射的水平参考信号获得水平信道信息;
基于所述水平信道信息来确定信道质量度量,其中所述信道质量度量指示在所述基站和所述用户设备之间的信道的质量;以及
向所述基站发送指示所述信道质量度量的信道质量指示符。
11.根据权利要求10所述的方法,其中基于所述垂直信道信息和所述水平信道信息来确定信道质量度量包括:
从所述基站接收预定义的水平虚拟化权重;
基于所述预定义的水平虚拟化权重、获得的所述信道质量度量和所述倾斜向量来计算候选信道质量度量;以及
利用所述候选信道质量度量来更新所述信道质量度量。
12.一种用于三维(3D)波束成形的装置,包括:
垂直映射单元,所述垂直映射单元被配置为基于垂直参考信号(RS)来将垂直虚拟天线端口映射到物理天线端口,以获得映射的垂直参考信号;
垂直RS传送单元,所述垂直RS传送单元被配置为将所述映射的垂直参考信号传送到用户设备;
第一接收单元,所述第一接收单元被配置为从所述用户设备接收倾斜指示符,其中在所述用户设备处基于所述映射的垂直参考信号来获得所述倾斜指示符;
第一确定单元,所述第一确定单元被配置为基于接收到的所述倾斜指示符来确定倾斜向量,其中所述倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对业务数据的调整;以及
调整单元,所述调整单元被配置为利用所述倾斜向量来调整业务数据。
13.根据权利要求12所述的装置,其中所述垂直映射单元包括:
第一获得单元,所述第一获得单元被配置为基于所述垂直参考信号和预定义的垂直虚拟化权重来获得所述映射的垂直参考信号。
14.根据权利要求13所述的装置,其中所述垂直虚拟化权重被选择为使得每个垂直虚拟天线端口的半功率波束宽度被最大化。
15.根据权利要求12所述的装置,进一步包括:
水平映射单元,所述水平映射单元被配置为基于水平参考信号来将水平虚拟天线端口映射到物理天线端口,以获得映射的水平参考信号;以及
水平RS传送单元,所述RS传送单元被配置为将所述映射的水平参考信号传送到用户设备。
16.根据权利要求15所述的装置,其中所述映射的垂直参考信号的传输正交于所述映射的水平参考信号的传输,其中与各个垂直虚拟天线端口相对应的所述映射的垂直参考信号的传输是正交的,并且其中与各个水平虚拟天线端口相对应的所述映射的水平参考信号的传输是正交的。
17.根据权利要求12所述的装置,进一步包括:
第二接收单元,所述第二接收单元被配置为从所述用户设备接收信道质量指示符;
第二获得单元,所述第二获得单元被配置为基于接收到的所述信道质量指示符来获得信道质量度量;以及
选择单元,所述选择单元被配置为基于所述信道质量度量来选择用于业务数据传输的调制和编码方案。
18.根据权利要求17所述的装置,其中所述选择单元包括:
计算单元,所述计算单元被配置为基于预定义的水平虚拟化权重、获得的所述信道质量度量和所述倾斜向量来计算候选信道质量度量;
更新单元,所述更新单元被配置为利用所述候选信道质量度量来更新所述信道质量度量;以及
第二确定单元,所述第二确定单元被配置为基于更新的所述信道质量度量来确定用于业务数据传输的调制和编码方案。
19.一种用于三维(3D)波束成形的装置,包括:
第一接收单元,所述第一接收单元被配置为从基站接收映射的垂直参考信号(RS);
第一获得单元,所述第一获得单元被配置为基于所述映射的垂直参考信号来获得垂直信道信息;
第一确定单元,所述第一确定单元被配置为基于所述垂直信道信息来确定倾斜向量,其中所述倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对于业务数据的调整;以及
第一发送单元,所述第一发送单元被配置为向所述基站发送指示所述倾斜向量的倾斜指示符。
20.根据权利要求19所述的装置,其中所述第一获得单元包括:
垂直RS获得单元,所述垂直RS获得单元被配置为获得垂直参考信号,所述垂直参考信号与在所述基站处的垂直虚拟天线端口到物理天线端口的映射中使用的那些垂直参考信号相同;以及
估计单元,所述估计单元被配置为基于所述映射的垂直参考信号和所述垂直参考信号来估计所述垂直信道信息。
21.根据权利要求19所述的装置,进一步包括:
第二接收单元,所述第二接收单元被配置为从所述基站接收映射的水平参考信号;
第二获得单元,所述第二获得单元被配置为基于所述映射的水平参考信号获得水平信道信息;
第二确定单元,所述第二确定单元被配置为基于所述水平信道信息来确定信道质量度量,其中所述信道质量度量指示在所述基站和所述用户设备之间的信道的质量;以及
向所述基站第二发送指示所述信道质量度量的信道质量指示符。
22.根据权利要求21所述的装置,其中所述第二确定单元包括:
第三接收单元,所述第三接收单元被配置为从所述基站接收预定义的水平虚拟化权重;
计算单元,所述计算单元被配置为基于所述预定义的水平虚拟化权重、获得的所述信道质量度量和所述倾斜向量来计算候选信道质量度量;以及
更新单元,所述更新单元被配置为利用所述候选信道质量度量来更新所述信道质量度量。
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