CN105684323B - 用于在无线通信系统中发送信号的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无线通信系统。根据本发明的一个实施方式，一种在支持多用户‑多输入多输出(MU‑MIMO)的无线通信系统中从基站发送信号的方法包括以下步骤：利用模拟波束成形来生成包括多个终端的子组的波束；利用数字波束成形来区分发送给各个终端的信号；以及向所述终端发送基于所述模拟波束成形和所述数字波束成形而生成的信号，其中，所述模拟波束成形的权重可基于通过上行链路参考信号获得的信道状态信息来确定。

Description

用于在无线通信系统中发送信号的方法和设备
技术领域
本发明涉及无线通信系统，更具体地讲，涉及一种在支持多用户-多输入多输出(MU-MIMO)的无线接入系统中利用模拟波束成形和数字波束成形来发送信号的方法以及支持该方法的设备。
背景技术
代替单个发送天线和单个接收天线，多输入多输出(MIMO)使用多个发送天线和多个接收天线来增加数据发送和接收的效率。当使用多个天线时，接收机通过多个路径接收数据，而当使用单个天线时，接收机通过单个天线路径来接收数据。因此，MIMO可增加数据传输速率和吞吐量并且改进覆盖范围。
单小区MIMO方案可被分成在一个小区中由单个UE接收下行链路信号的单用户MIMO(SU-MIMO)方案以及由两个或更多个UE接收下行链路信号的多用户MIMO(MU-MIMO)方案。
信道估计表示对由于衰落引起的信号失真进行补偿以恢复接收信号的过程。这里，衰落表示由于无线通信系统环境中的多径时延导致的信号强度的突然波动。为了信道估计，需要发送机和接收机二者已知的参考信号(RS)。另外，根据所应用的标准，RS可被称作RS或导频信号。
下行链路RS是用于物理下行链路共享信道(PDSCH)、物理控制格式指示符信道(PCFICH)、物理混合指示符信道(PHICH)、物理下行链路控制信道(PDCCH)等的相干解调的导频信号。下行链路RS包括由小区中的所有用户设备(UE)共享的公共RS(CRS)以及用于特定UE的专用RS(DRS)。与支持4个发送天线的传统通信系统(例如，根据LTE版本8或9的系统)相比，对于支持8个发送天线的系统(例如，具有扩展天线配置LTE-A标准的系统)，为了有效地管理RS并且支持先进的传输方案，已考虑基于DRS的数据解调。即，为了支持通过扩展天线的数据传输，可定义用于两个或更多个层的DRS。DRS通过与用于数据的预编码器相同的预编码器来预编码，因此接收机可容易地估计用于数据解调的信道信息而无需单独的预编码信息。
下行链路接收机可通过DRS获取用于扩展天线配置的预编码的信道信息，但是对于未预编码的信道信息，需要DRS以外的单独的RS。因此，根据LTE-A标准的系统的接收机可定义用于获取信道状态信息(CSI)的RS，即，CSI-RS。
发明内容
技术问题
为解决所述问题而设计出的本发明的目的在于一种基于以上讨论在无线通信系统中发送信号的方法和设备。
本发明的目的不限于上述目的，对于本领域普通技术人员而言，通过研究以下描述，上面未提及的本发明的其它目的将变得显而易见。
技术方案
本发明的目的可通过提供一种在支持多用户-多输入多输出(MU-MIMO)的无线接入系统中由基站发送信号的方法来实现，该方法包括以下步骤：利用模拟波束成形针对包含多个用户设备(UE)的子组生成波束；利用数字波束成形在发送给属于所述子组的各个UE的信号之间进行区分；以及向所述UE发送基于所述模拟波束成形和所述数字波束成形而生成的信号，其中，所述模拟波束成形的权重可基于利用上行链路参考信号获取的信道状态信息来确定。
在本发明的另一方面中，本文提供了一种在支持多用户-多输入多输出(MU-MIMO)的无线接入系统中发送信号的基站，该基站包括射频(RF)单元和处理器，其中，该处理器被配置为利用模拟波束成形针对包含多个用户设备(UE)的子组生成波束，利用数字波束成形在发送给属于所述子组的各个UE的信号之间进行区分，并且向所述UE发送基于所述模拟波束成形和所述数字波束成形而生成的信号，其中，所述模拟波束成形的权重可基于利用上行链路参考信号获取的信道状态信息来确定。
根据本发明的上述方面的实施方式可包括以下共同细节。
可通过将保护时间与通过划分数据符号周期而获得的时间相加来确定上行链路参考信号的传输周期。
可通过在维持数据符号的采样频率的同时增加子载波间距来生成上行链路参考信号。
连续发送的所述上行链路参考信号可在时域中彼此部分地交叠。
上行链路参考信号可在与发送另一控制信号或数据信号的时间不同的时间发送。
该方法还可包括以下步骤：向UE发送关于上行链路参考信号的传输周期信息。
上行链路参考信号可基于在频域和时域中具有相似的相关性质的序列。
本领域技术人员将理解，可利用本发明实现的效果不限于上文具体描述的那些效果，从以下详细描述将更清楚地理解本发明的其它优点。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本申请并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施方式并且与说明书一起用来说明本发明的原理。附图中：
图1是示出下行链路无线电帧的结构的示例的示图；
图2是示出一个下行链路时隙的资源网格的示例的示图；
图3是示出下行链路子帧的结构的示图；
图4是示出上行链路子帧的结构的示图；
图5是示出具有多个天线的无线通信系统的示意图；
图6是示出传统CRS和DRS图案的示图；
图7是示出DM RS图案的示例的示图；
图8是示出CSI-RS图案的示例的示图；
图9是示出周期性地发送CSI-RS的方法的示例的示图；
图10是示出非周期性地发送CSI-RS的方法的示例的示图；
图11示出无线接入系统中所采用的示例性RF接收机；
图12示出无线接入系统中所采用的示例性RF发送机；
图13示出双工器的配置的示例；
图14示出频带中的双工器；
图15和图16示出能够执行数字波束成形的发送端子和接收端子的配置的示例；
图17和图18示出能够执行模拟波束成形的发送端子和接收端子的配置的示例；
图19示出采用一个收发机和一个PA的单独天线的示例性结构；
图20示出采用一个收发机和多个PS/PA的单独天线的示例性结构；
图21示出采用一个收发机和多个PS/PA的共享天线的示例性结构；
图22示出采用一个收发机和多个PS/PA的单独天线的示例性结构；
图23示出采用一个收发机和多个PS/PA的共享天线的示例性结构；
图24示出在根据本发明的混合波束成形中在多个用户之间区分的实施方式；
图25示出在根据本发明的混合波束成形中在多个用户之间区分的另一实施方式；
图26示出根据本发明的实施方式的天线阵列的示例性结构；
图27示出根据本发明的实施方式的天线阵列的另一示例性结构；
图28示出根据本发明的实施方式的参考信号发生器的示例性结构；
图29示出比现有的一个OFDM符号周期长的多个短OFDM符号的示例；
图30示出执行传输以使得OFDM符号交叠的方法；以及
图31示出适用于本发明的实施方式的BS和UE。
具体实施方式
下述实施方式对应于本发明的元件和特征以及特性的预定组合。此外，除非另外提及，否则本发明的特性可被视为本发明的可选特征。本文中，本发明的各个元件或特性也可在不与本发明的其它元件或特性组合的情况下操作或执行。另选地，本发明的实施方式可通过将本发明的一些元件和/或特性组合来实现。另外，根据本发明的实施方式描述的操作的顺序可变化。另外，本发明的任一特定实施方式的一部分配置或特性也可被包括在本发明的另一实施方式中(或由其共享)，或者本发明的任一实施方式的一部分配置或特性可代替本发明的另一实施方式的相应配置或特性。
在本发明的描述中，本发明的实施方式将主要集中于基站与用户设备之间的数据发送和接收关系来描述。本文中，基站可表示与用户设备(或用户终端)执行直接通信的网络的终端节点。在本发明的描述中，被描述为由基站执行的本发明的特定操作也可由基站的上层节点执行。
更具体地讲，在由包括基站的多个网络节点组成的网络中，为了与终端(或用户设备)通信而执行的各种操作可由基站或者基站以外的网络节点执行。本文中，术语“基站(BS)”可被诸如固定站、节点B、eNode B(eNB)、ABS(高级基站)或接入点(AP)的其它术语所代替。中继器可被诸如中继节点(RN)、中继站(RS)等的其它术语所代替。另外，“终端”可被诸如UE(用户设备)、MS(移动站)、MSS(移动订户站)、SS(订户站)等的其它术语所代替。
应该注意的是，本发明中所公开的具体术语是为了方便描述和更好地理解本发明而提出的，在本发明的技术范围或精神内，这些具体术语的使用可改变为其它形式。
在一些情况下，熟知结构和装置被省略以避免模糊本发明的概念，这些结构和装置的重要功能以框图的形式示出。贯穿附图将使用相同的标号来指代相同或相似的部件。
本发明的示例性实施方式由针对至少一个无线接入系统公开的标准文献支持，所述无线接入系统包括电气和电子工程师协会(IEEE)802系统、第3代合作伙伴计划(3GPP)系统、3GPP长期演进(LTE)系统、LTE-Advanced(LTE-A)系统和3GPP2系统。具体地讲，在本发明的实施方式中为了清楚地揭示本发明的技术构思而没有描述的步骤或部件可由上述文献支持。本文所使用的所有术语可由上述文献中的至少一个支持。
本发明的以下实施方式可被应用于例如码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、正交频分多址(OFDMA)、单载波频分多址(SC-FDMA)等的各种无线接入技术。CDMA可通过诸如通用地面无线电接入(UTRA)或CDMA2000的无线(或无线电)技术来具体实现。TDMA可通过诸如全球移动通信系统(GSM)/通用分组无线电服务(GPRS)/增强数据速率GSM演进(EDGE)的无线(或无线电)技术来具体实现。OFDMA可通过诸如电气和电子工程师协会(IEEE)802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802-20和演进UTRA(E-UTRA)的无线(或无线电)技术来具体实现。UTRA是通用移动电信系统(UMTS)的一部分。第3代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)是使用E-UTRA的E-UMTS(演进UMTS)的一部分。3GPP LTE在下行链路中采用OFDMA，在上行链路中采用SC-FDMA。LTE-Advanced(LTE-A)是3GPP LTE的演进版本。WiMAX可由IEEE 802.16e(wirelessMAN-OFDMA参考系统)和高级IEEE 802.16m(wirelessMAN-OFDMA高级系统)来说明。为了清晰，以下描述集中于IEEE 802.11系统。然而，本发明的技术特征不限于此。
参照图1，下面将描述下行链路无线电帧的结构。
在蜂窝正交频分复用(OFDM)无线分组通信系统中，在子帧中发送上行链路和/或下行链路数据分组。一个子帧被定义为包括多个OFDM符号的预定时间周期。3GPP LTE标准支持适用于频分双工(FDD)的类型1无线电帧结构和适用于时分双工(TDD)的类型2无线电帧结构。
图1示出类型1无线电帧结构。下行链路无线电帧被分成10个子帧。各个子帧在时域中被进一步分成两个时隙。发送一个子帧的单位时间被定义为传输时间间隔(TTI)。例如，一个子帧可为1ms的持续时间，一个时隙可为0.5ms的持续时间。时隙包括时域中的多个OFDM符号和频域中的多个资源块(RB)。由于3GPP LTE系统针对下行链路来采用OFDMA，所以OFDM符号表示一个符号周期。OFDM符号可被称作SC-FDMA符号或符号周期。RB是包括时隙中的多个邻近子载波的资源分配单元。
一个时隙中的OFDM符号的数量可根据循环前缀(CP)配置而变化。存在两种类型的CP：扩展CP和正常CP。在正常CP的情况下，一个时隙包括7个OFDM符号。在扩展CP的情况下，一个OFDM符号的长度增加，因此时隙中的OFDM符号的数量少于正常CP的情况。因此，当使用扩展CP时，例如，一个时隙中可包括6个OFDM符号。如果信道状态变差(例如，在UE快速移动期间)，可使用扩展CP以进一步减小符号间干扰(ISI)。
在正常CP的情况下，由于一个时隙包括7个OFDM符号，所以一个子帧包括14个OFDM符号。各个子帧的前两个或三个OFDM符号可被分配给物理下行链路控制信道(PDCCH)，其它OFDM符号可被分配给物理下行链路共享信道(PDSCH)。
上述无线电帧结构仅是示例性的，因此要注意的是，无线电帧中的子帧的数量、子帧中的时隙的数量或者时隙中的符号的数量可变化。
图2示出一个下行链路时隙的持续时间的下行链路资源网格的结构。图2对应于OFDM包括正常CP的情况。参照图2，下行链路时隙包括时域中的多个OFDM符号和频域中的多个RB。这里，一个下行链路时隙包括时域中的7个OFDM符号，RB包括频域中的12个子载波，这不限制本发明的范围和精神。资源网格上的元素被称作资源元素(RE)。例如，RE a(k,l)表示第k子载波和第一OFDM符号中的RE位置。在正常CP的情况下，一个RB包括12×7个RE(在扩展CP的情况下，一个RB包括12×6个RE)。子载波之间的间隔为15kHz，因此一个RB在频域中包括约180kHz。NDL是下行链路时隙中的RB的数量。NDL取决于通过BS调度配置的下行链路传输带宽。
图3示出下行链路子帧的结构。下行链路子帧中的第一时隙开始处的最多三个OFDM符号用于分配有控制信道的控制区域，下行链路子帧的其它OFDM符号用于分配有PDSCH的数据区域。基本传输单位是一个子帧。即，横跨两个时隙分配PDCCH和PDSCH。3GPPLTE系统中所使用的下行链路控制信道包括例如物理控制格式指示符信道(PCFICH)、物理下行链路控制信道(PDCCH)和物理混合自动重传请求(HARQ)指示符信道(PHICH)。PCFICH位于承载关于子帧中用于控制信道的传输的OFDM符号的数量的信息的子帧的第一OFDM符号中。PHICH传送响应于上行链路传输的HARQ确认/否定确认(ACK/NACK)信号。PDCCH上所承载的控制信息被称为下行链路控制信息(DCI)。DCI传输针对UE组的上行链路或下行链路调度信息或者上行链路传输功率控制命令。PDCCH传送关于下行链路共享信道(DL-SCH)的资源分配和传输格式的信息、关于上行链路共享信道(UL-SCH)的资源分配信息、寻呼信道(PCH)的寻呼信息、DL-SCH上的系统信息、关于PDSCH上发送的诸如随机接入响应的高层控制消息的资源分配的信息、针对UE组中的各个UE的一组传输功率控制命令、传输功率控制信息、互联网协议语音(VoIP)激活信息等。可在控制区域中发送多个PDCCH。UE可监测多个PDCCH。PDCCH通过将一个或更多个连续的控制信道元素(CCE)聚合来形成。CCE是用于以基于无线电信道的状态的编码速率提供PDCCH的逻辑分配单元。CCE对应于多个RE组。PDCCH的格式和可用于PDCCH的比特数根据CCE的数量与CCE所提供的编码速率之间的相关性来确定。eNB根据发送给UE的DCI来确定PDCCH格式并且将循环冗余校验(CRC)添加到控制信息。根据PDCCH的所有者或用途通过称为无线电网络临时标识符(RNTI)的标识符(ID)来对CRC进行掩码。当PDCCH涉及特定UE时，可通过UE的小区-RNTI(C-RNTI)来对其CRC进行掩码。当PDCCH用于寻呼消息时，可通过寻呼指示符标识符(P-RNTI)来对PDCCH的CRC进行掩码。当PDCCH承载系统信息(具体地讲，系统信息块(SIB))时，可通过系统信息ID和系统信息RNTI(SI-RNTI)来对其CRC进行掩码。为了指示PDCCH承载响应于由UE发送的随机接入前导码的随机接入响应，可通过随机接入RNTI(RA-RNTI)来对其CRC进行掩码。
图4示出上行链路子帧的结构。在频域中上行链路子帧可被分成控制区域和数据区域。承载上行链路控制信息的物理上行链路控制信道(PUCCH)被分配给控制区域，承载用户数据的物理上行链路共享信道(PUSCH)被分配给数据区域。为了维持单载波的性质，UE不同时发送PUSCH和PUCCH。用于UE的PUCCH被分配给子帧中的RB对。RB对的RB在两个时隙中占据不同的子载波。因此，称为分配给PUCCH的RB对在时隙边界上跳频。
MIMO系统的建模
多输入多输出(MIMO)系统利用多个发送(Tx)天线和多个接收(Rx)天线来增大数据的发送/接收效率。MIMO技术不依赖于单个天线路径来接收所有消息，而是可将通过多个天线接收的多个数据片段组合并且接收所有数据。
MIMO技术包括空间分集方案、空间复用方案等。空间分集方案可利用分集增益增大传输可靠性或者可加宽小区直径，因此适用于高速移动的UE的数据传输。空间复用方案可同时发送不同的数据以在不增加系统带宽的情况下增大数据传输速率。
图5示出具有多个天线的MIMO通信系统的配置。如图5(a)所示，与仅在发送机和接收机中的一个处使用多个天线相比，在发送机和接收机二者处同时使用多个天线增大了理论信道传输容量。因此，传输速率可增大，并且频率效率可显著增加。随着信道传输速率增大，传输速率可理论上增大至可利用单个天线实现的最大传输速率Ro与传输速率增加Ri的乘积。
[式1]
Ri＝min(NT，NR)
例如，与单天线系统相比，具有四个Tx天线和四个Rx天线的MIMO通信系统可理论上实现传输速率的四倍增加。由于在1990年代中期验证了MIMO系统的理论容量增加，所以已积极地提出了许多技术以在实际实现中增加数据速率。这些技术中的一些已经被反映在用于3G移动通信、下一代无线局域网(WLAN)等的各种无线通信标准中。
关于迄今为止的MIMO的研究趋势，正在对MIMO的许多方面进行积极的研究，包括与分集信道环境和多址环境中的多天线通信容量的计算有关的信息理论的研究、测量MIMO无线电信道和MIMO建模的研究、时空信号处理技术的研究，以增加传输可靠性和传输速率等。
将通过数学建模详细描述MIMO系统中的通信。假设系统中存在NT个Tx天线和NR个Rx天线。
关于发送信号，可通过NT个Tx天线发送最多NT条信息，如下式2中所示。
[式2]
可对各条发送信息应用不同的发送功率。使发送信息的发送功率水平分别由
Figure BDA0000981224300000093
表示。则发送功率被控制的发送信息向量被给出为
[式3]
Figure BDA0000981224300000094
发送功率被控制的发送信息向量可利用发送功率的对角矩阵P来表示如下。
[式4]
Figure BDA0000981224300000096
可通过将发送功率被控制的信息向量与权重矩阵W相乘来生成NT个发送信号
Figure BDA0000981224300000098
权重矩阵W用于根据传输信道状态等将发送信息适当地分配给Tx天线。这NT个发送信号被表示为可由下式5确定的向量x。
[式5]
Figure BDA00009812243000000910
这里，Wij表示第i Tx天线与第j信息之间的权重。
可根据两种情况(例如，空间分集和空间复用)按照不同的方式考虑接收信号x。在空间复用的情况下，不同的信号被复用并且所复用的信号被发送至接收机，因此，信息向量的元素具有不同的值。在空间分集的情况下，通过多个信道路径重复地发送相同的信号，因此信息向量的元素具有相同的值。也可考虑空间复用和空间分集的混合方案。即，可通过三个Tx天线发送相同的信号，其余信号可被空间复用并发送至接收机。
在NR个Rx天线的情况下，各个天线的接收信号可被表示为下式6所示的向量。
[式6]
Figure BDA0000981224300000101
当在MIMO通信系统中执行信道建模时，各个信道可根据发送/接收(Tx/Rx)天线索引来彼此区分。经过Tx天线j至Rx天线i的信道由hij表示。应该注意的是，信道hij的索引顺序是接收(Rx)天线索引在前，发送(Tx)天线索引在后。
图5(b)示出从NT个Tx天线至Rx天线i的信道。信道可按照向量和矩阵的形式来共同表示。参照图5(b)，经过NT个Tx天线至Rx天线i的信道可由下式7表示。
[式7]
Figure BDA0000981224300000102
经过NT个Tx天线至NR个Rx天线的所有信道由下式8所示的矩阵表示。
[式8]
Figure BDA0000981224300000103
加性高斯白噪声(AWGN)被增加到经过该信道矩阵的实际信道。增加到NR个接收(Rx)天线中的每一个的AWGN(n1、n2、…、nNR)可由下式9表示。
[式9]
Figure BDA0000981224300000104
通过上述式计算的接收信号可由下式10表示。
[式10]
Figure BDA0000981224300000111
指示信道状况的信道矩阵H的行数和列数由Tx/Rx天线的数量来确定。在信道矩阵H中，行数等于Rx天线的数量(NR)，列数等于Tx天线的数量(NT)。即，信道矩阵H由NR×NT矩阵表示。
矩阵的秩被定义为信道矩阵中的独立行数和独立列数中的较小者。因此，信道矩阵的秩不大于信道矩阵的行数或列数。信道矩阵H的秩rank(H)满足以下约束。
[式11]
rank(H)≤min(NT，NR)
对于MIMO传输，“秩”指示用于信号的独立传输的路径的数量，“层数”指示通过各个路径发送的流的数量。通常，发送端发送数量与用于信号传输的秩的数量对应的层，因此，除非没有不同的公开，否则秩具有与层数相同的含义。
参考信号(RS)
在无线通信系统中，在无线电信道上发送分组。鉴于无线电信道的本质，在传输期间分组可能失真。为了成功地接收信号，接收机应该利用信道信息来补偿接收信号的失真。通常，为了使得接收机能够获取信道信息，发送机发送发送机和接收机二者已知的信号，并且接收机基于在无线电信道上接收的信号的失真来获取信道信息的知识。该信号被称为导频信号或RS。
在通过多个天线的数据发送和接收的情况下，成功的信号接收需要发送(Tx)天线与接收(Rx)天线之间的信道状态的知识。因此，应该通过各个Tx天线发送RS。
移动通信系统中的RS可根据其目的被分成两种类型：用于信道信息获取的RS和用于数据解调的RS。由于其目的在于UE获取下行链路信道信息，所以前者应该在宽带中发送并且甚至被没有接收到特定子帧中的下行链路数据的UE接收并测量。此RS还用于类似切换的情况。后者是eNB连同特定资源中的下行链路数据一起发送的RS。UE可通过接收RS来估计信道，并且相应地，可将数据解调。RS应该在数据传输区域中发送。
传统3GPP LTE(例如，3GPP LTE版本8)系统定义了用于单播服务的两种类型的下行链路RS：公共RS(CRS)和专用RS(DRS)。CRS用于获取关于信道状态的信息、测量切换等，并且可被称作小区特定RS。DRS用于数据解调并且可被称作UE特定RS。在传统3GPP LTE系统中，DRS仅用于数据解调，并且CRS可用于信道信息获取和数据解调二者。
小区特定的CRS在每一个子帧中横跨宽带来发送。根据eNB处的Tx天线的数量，eNB可发送用于最多四个天线端口的CRS。例如，具有两个Tx天线的eNB发送用于天线端口0和天线端口1的CRS。如果eNB具有四个Tx天线，则它发送用于相应四个Tx天线端口(天线端口0至天线端口3)的CRS。
图6示出在eNB具有四个Tx天线的系统中用于RB(在正常CP的情况下，包括时间中的14个OFDM符号×频率中的12个子载波)的CRS和DRS图案。在图6中，标记为“R0”、“R1”、“R2”和“R3”的RE分别表示用于天线端口0至天线端口3的CRS的位置。标记为“D”的RE表示在LTE系统中定义的DRS的位置。
作为LTE系统的演进，LTE-A系统可支持最多八个Tx天线。因此，也应该支持用于最多八个Tx天线的RS。由于在LTE系统中仅针对最多四个Tx天线定义下行链路RS，所以当在LTE-A系统中eNB具有五至八个下行链路Tx天线时，应该针对五至八个Tx天线端口另外定义RS。应该针对最多八个Tx天线端口考虑用于信道测量的RS和用于数据解调的RS二者。
LTE-A系统的设计的重要考虑之一是向后兼容性。向后兼容性是确保传统LTE终端即使在LTE-A系统中也正常地操作的特征。如果用于最多八个Tx天线端口的RS被增加到在每一个子帧中横跨总频带发送由LTE标准定义的CRS的时间-频率区域，则RS开销变得巨大。因此，应该针对最多八个天线端口设计新的RS以使得RS开销减小。
大体上，向LTE-A系统引入两种新类型的RS。一种类型是为信道测量的目的服务以用于选择传输秩、调制和编码方案(MCS)、预编码矩阵索引(PMI)等的CSI-RS。另一类型是用于通过最多八个Tx天线发送的数据的解调的解调RS(DM RS)。
与传统LTE系统中用于测量(例如，信道测量和切换的测量)和数据解调两个目的的CRS相比，CSI-RS被设计为主要用于信道估计，但是它也可用于切换的测量。由于仅为了获取信道信息而发送CSI-RS，所以与传统LTE系统中的CRS不同，它们可不在每一个子帧中发送。因此，CSI-RS可被配置为沿着时间轴间断地(例如，周期性地)发送，以用于减小CSI-RS开销。
当在下行链路子帧中发送数据时，也专门向调度有数据传输的UE发送DM RS。因此，可设计专用于特定UE的DM RS以使得它们仅在为该特定UE调度的资源区域中(即，仅在承载用于该特定UE的数据的时间-频率区域中)发送。
图7示出为LTE-A系统定义的示例性DM RS图案。在图7中，在承载下行链路数据的RB(在正常CP的情况下，具有时间中的14个OFDM符号×频率中的12个子载波的RB)中承载DMRS的RE的位置被标记。可针对LTE-A系统中另外定义的四个天线端口(天线端口7至天线端口10)发送DM RS。用于不同天线端口的DM RS可由它们的不同频率资源(子载波)和/或不同的时间资源(OFDM符号)来标识。这意味着DM RS可按照频分复用(FDM)和/或时分复用(TDM)来复用。如果用于不同天线端口的DM RS位于相同的时间-频率资源中，则它们可由其不同的正交码来标识。即，这些DM RS可按照码分复用(CDM)来复用。在图7所示的情况下，用于天线端口7和天线端口8的DM RS可通过基于正交码的复用被设置于DM RS CDM组1的RE上。类似地，用于天线端口9和天线端口10的DM RS可通过基于正交码的复用被设置于DM RS CDM组2的RE上。
图8示出为LTE-A系统定义的示例性CSI-RS图案。在图8中，在承载下行链路数据的RB(在正常CP的情况下，具有时间中的14个OFDM符号×频率中的12个子载波的RB)中承载CSI-RS的RE的位置被标记。图8(a)至图8(e)所示的CSI-RS图案之一可用于任何下行链路子帧。可针对LTE-A系统所支持的八个天线端口(天线端口15至天线端口22)发送CSI-RS。用于不同天线端口的CSI-RS可由它们的不同频率资源(子载波)和/或不同的时间资源(OFDM符号)来标识。这意味着CSI-RS可按照FDM和/或TDM来复用。位于相同的时间-频率资源中的用于不同天线端口的CSI-RS可由其不同的正交码来标识。即，这些CSI-RS可按照CDM来复用。在图8(a)所示的情况下，用于天线端口15和天线端口16的CSI-RS可通过基于正交码的复用被设置于CSI-RS CDM组1的RE上。用于天线端口17和天线端口18的CSI-RS可通过基于正交码的复用被设置于CSI-RS CDM组2的RE上。用于天线端口19和天线端口20的CSI-RS可通过基于正交码的复用被设置于CSI-RS CDM组3的RE上。用于天线端口21和天线端口22的CSI-RS可通过基于正交码的复用被设置于CSI-RS CDM组4的RE上。参照图8(a)所描述的相同原理适用于图8(a)至图8(e)所示的CSI-RS图案。
图6至图8的RS图案仅是示例性的，本发明的各种实施方式的应用不限于特定RS图案。即，本发明的各种实施方式可同样适用于甚至定义并使用与图6至图8的RS图案不同的RS图案的情况。
CSI-RS配置
在为UE配置的多个CSI-RS和多个IMR当中，可通过将用于信号测量的一个CSI-RS资源与用于干扰测量的一个干扰测量资源(IMR)关联来定义一个CSI进程。UE利用独立的周期和子帧偏移将从不同CSI进程得到的CSI信息反馈给网络(例如，基站)。
换言之，各个CSI进程具有独立的CSI反馈配置。可每一CSI进程通过诸如RRC的高层信令从基站向UE通知关于CSI-RS资源和IMR资源与CSI反馈配置的关联信息。例如，如表1所示，假设为UE配置三个CSI进程。
[表1]
CSI进程 信号测量资源(SMR) IMR
CSI进程0 CSI-RS 0 IMR 0
CSI进程1 CSI-RS 1 IMR 1
CSI进程2 CSI-RS 0 IMR 2
在表1中，CSI-RS 0和CSI-RS 1分别表示从小区1(UE的服务小区)接收的CSI-RS以及从小区2(联合协作的邻近小区)接收的CSI-RS。假设为表1的各个CSI进程配置的IMR如表2所示配置。
[表2]
IMR eNB 1 eNB 2
IMR 0 静默 数据传输
IMR 1 数据传输 静默
IMR 2 静默 静默
在IMR 0中，小区1执行静默，小区2执行数据传输，并且UE被配置为测量来自除了小区1以外的其它小区的干扰。类似地，在IMR 1中，小区2执行静默，小区1执行数据传输，并且UE被配置为测量来自除了小区2以外的其它小区的干扰。另外，在IMR 2中，小区1和小区2二者执行静默，并且UE被配置为测量与除了小区1和小区2以外的其它小区的干扰。
因此，如表1和表2所示，CSI进程0的CSI信息表示在从小区1接收数据的情况下的最佳RI、PMI和CQI信息。CSI进程1的CSI信息表示在从小区2接收数据的情况下的最佳RI、PMI和CQI信息。CSI进程2的CSI信息表示在从小区1接收数据并且不存在来自小区2的干扰的情况下的最佳RI、PMI和CQI信息。
优选的是为一个UE配置的多个CSI进程共享依赖的值。例如，在小区1和小区2的联合发送(JP)的情况下，如果为一个UE配置了将小区1的信道视为信号部分的CSI进程1以及将小区2的信道视为信号部分的CSI进程2，则CSI进程1和CSI进程2需要具有相同的秩和子带索引以便容易地执行JT调度。
用于CSI-RS的传输的周期或图案可由基站来配置。为了测量CSI-RS，UE应该知道UE所属于的小区的各个CSI-RS天线端口的CSI-RS配置。CSI-RS配置可包括发送CSI-RS的下行链路子帧索引、传输子帧内的CSI-RS资源元素(RE)的时间-频率位置(例如，如图8(a)至图8(e)所示的CSI-RS图案)以及CSI-RS序列(用于CSI-RS并且根据预定规则基于时隙号、小区ID、CP长度等伪随机地生成的序列)。即，给定基站可使用多个CSI-RS配置，并且基站可向小区内的UE通知多个CSI-RS配置当中的将用于UE的CSI-RS配置。
另外，由于各个天线端口的CSI-RS需要彼此相同，所以用于发送各个天线端口的CSI-RS的资源应该彼此正交。如参照图8所述，各个天线端口的CSI-RS可根据FDM模式、TDM模式和/或CDM模式利用正交频率资源、正交时间资源和/或正交码资源来复用。
当基站将关于CSI-RS的信息(CSI-RS配置)报告给小区内的UE时，基站应该首先通知UE关于各个天线端口的CSI-RS所映射至的时间-频率的信息。更详细地讲，关于时间的信息可包括发送CSI-RS的子帧号、CSI-RS的传输周期、用于CSI-RS的传输的子帧偏移以及发送特定天线的CSI-RS资源元素(RE)的OFDM符号编号。关于频率的信息可包括发送特定天线的CSI-RS资源元素(RE)的频率间距、频率轴上的RE的偏移或移位值等。
图9是示出周期性地发送CSI-RS的示例的示图。CSI-RS可按照一个子帧的整数倍的周期(例如，5子帧的周期、10子帧的周期、20子帧的周期、40子帧的周期或者80子帧的周期)来周期性地发送。
在图9中，一个无线电帧包括10个子帧(子帧号0至9)。例如，在图9中，基站的CSI-RS的传输周期为10ms(即，10个子帧)，CSI-RS传输偏移为3。各个偏移值可针对各个基站而变化，由此各种小区的CSI-RS可在时间上均匀地分布。如果CSI-RS以10ms的周期来发送，则偏移值可具有0至9中的一个。类似地，如果CSI-RS以5ms的周期来发送，则偏移值可具有0至4中的一个，如果CSI-RS以20ms的周期来发送，则偏移值可具有0至19中的一个，如果CSI-RS以40ms的周期来发送，则偏移值可具有0至39中的一个，如果CSI-RS以80ms的周期来发送，则偏移值可具有0至79中的一个。该偏移值表示基站以预定周期开始CSI-RS传输的子帧的值。如果基站向UE通知CSI-RS的传输周期和偏移值，则UE可利用所通知的值在对应子帧的位置处接收基站的CSI-RS。UE通过所接收到的CSI-RS来测量信道，结果，可向基站报告诸如CQI、PMI和/或RI(秩指示符)的信息。本文中，除了单独描述的CQI、PMI和RI以外，CQI、PMI和RI可被统称作CQI(或CSI)。另外，CSI-RS的传输周期和偏移可每一CSI-RS配置单独地指定。
图10是示出非周期性地发送CSI-RS的示例的示图。在图10中，一个无线电帧包括10个子帧(子帧号0至9)。发送CSI-RS的子帧可由如图10所示的特定图案来表示。例如，CSI-RS传输图案可以按照10个子帧为单位来配置，并且各个子帧处的CSI-RS传输可由1比特指示符来指定。图10的示例中示出在10个子帧(子帧索引0至9)内的子帧索引3和4处发送的CSI-RS图案。可通过高层信令来将该指示符提供给UE。
CSI-RS传输的各种配置可如上所述配置。为了UE通过正常地接收CSI-RS来执行信道测量，基站需要向UE通知CSI-RS配置。以下将描述与向UE通知CSI-RS配置有关的本发明的实施方式。
RF终端的配置
图11示出无线接入系统中所采用的示例性RF接收机。
参照图11，天线1101接收空中的电磁信号并且将其转换为电线中的电信号。
接下来，由于通过天线接收的信号包含不期望的频率，所以带选择滤波器1102执行带通滤波以仅放大期望的频带。如果使用多个信道，则带选择滤波器可能需要使所有信道通过(带内)。如果使用相同的天线，则双工器可执行带选择滤波器的功能。
接下来，低噪声放大器(LNA)1103将空中所接收到的包含噪声的信号放大，使得按照尽可能使噪声衰减的方式放大该信号。
接下来，为了防止通过LNA放大的信号中的镜像频率被传送至混频器，镜像抑制滤波器(IRF)1104再次执行带通滤波。另外，IRF去除假频，并且RF端子与IF端子分离以确保接收机的稳定性。
接下来，RF下混频器1105将低噪声放大的RF信号的频率下变换至IF频带中的频率。
接下来，RF本地振荡器(RF LO)1106将用于频率合成的LO频率供应给RF下混频器。对于需要信道选择的通信，LO频率可改变为执行信道选择。
接下来，锁相环(PLL)1107将RF LO的输出频率调谐至预定频率，使得输出频率不变化。即，PLL用于执行通过经由控制输入精确地调节用作RF LO的VCO的电压来使RF LO的输出频率移位并固定至期望的频率的频率调谐。
接下来，被转换至IF频率的信号包含多个信道，信道选择滤波器1108通过带通滤波从这些信道当中选择期望的信道。由于信道之间的间距较窄，所以需要具有良好防护性质(skirt property)的滤波器。
仅通过RF端子的LNA可能无法充分放大弱接收信号，因此，需要在信道滤波之后通过IF AMP显著放大信号。当需要精确功率调节时，IF放大器1109将IF AMP的增益调节为VGA或AGC。
接下来，IF下混频器1110完成信道选择和放大并且去除载波频率，从而将信号改变为基带(包含原始信号的频带)。即，IF混频器1110执行下变频混频。
接下来，IF本地振荡器(IF LO)将LO频率供应给IF混频器以用于将IF转换为基带。为了固定LO频率，可另外使用IF PLL。
图12示出无线接入系统中所采用的示例性RF发送机。
将首先描述驱动放大器(DA)1201。与Rx端子相比，Tx端子具有预定输入信号。在许多情况下，用于将输入信号放大为很大功率的信号的功率放大器(PA)由于其结构而不具有足够的增益。另外，为了使PA充分地放大信号的功率，输入信号需要具有特定水平的功率。DA用于解决PA的增益缺少的问题并且为PA创建足够的输入功率。
接下来，将给出带选择滤波器(BSF)1202的描述。由于DA是具有非线性的放大器，所以可能生成不必要的频率输出分量。为了避免放大PA中的这种频率分量，BSF仅使使用的信道频带通过。
接下来，功率放大器(PA)1203是RF和Tx单元中的最重要的组成部分。该PA用于放大功率以允许终端发送具有足够功率的信号。
接下来，将给出隔离器的描述。发送端子并不旨在接收信号，而是存在通过天线向发送端子输入信号的可能性。因此，信号回波需要被固定以使得仅在特定方向上传送信号。允许定向于输出方向上的信号被传送，但是来自相反方向的信号被终止，以便防止反向信号传送。即，防止相反方向上的信号的引入，以防止PA输出端子的阻抗的扰动。由此，可防止对PA的损坏。
接下来，将给出带选择滤波器(BSF)1205的描述。与DA端子的情况中一样，非线性假频分量可出现在非线性放大器的后侧。因此，为了去除这些分量并且仅发射期望的频带，最后执行带通滤波。对于与接收端子共享天线的系统，双工器可执行此功能。
接下来，天线1206用于以电磁波的形式最终辐射电线中的电信号改变。
以下，将描述双工器(duplexer)和双讯器(diplexer)。
复用是指共享和分发多个信号。复用器是指被配置为通过一条线路来发送多个信号并且将其重新收集或分发的组成部分。
双工是指由两个信号共享一条路径。在系统中，“两个信号”是指发送信号和接收信号。利用一条发送线路或天线共享发送信号和接收信号的方案可包括TDD和FDD。当在FDD中一个天线需要被发送频率和接收频率共享时，需要双工器以便于使得发送信号频率和接收信号频率如预期那样通过发送端子、接收端子和天线来传送而不会彼此混合。即，双工器用于在使用同一天线的同时划分发送端子和接收端子。当使用双工器时，发送端子和接收端子可由一个天线来支持，因此天线可被有效地共享。
图13示出双工器的配置的示例。参照图13，可通过将仅使发送频率通过的带通滤波器(BPF)以及仅使接收频率通过的BPF布置在彼此旁边并且恰当地使滤波器的中间与天线匹配来配置双工器。
图14示出频带中的示例性双工器。S21和S13分别表示从端口1至端口2和端口3的功率的传输。根据滤波器的性质，各个BPF可在BPF通过频率处具有高通过度。S23表示发送端子与接收端子之间的功率的传输。此功率在发送/接收频带二者中被抑制为最低水平。
双讯器表示在使用同一天线的同时划分发送端子和接收端子。双讯器可利用LPF和HPF来配置。例如，当利用有线路径发送和接收信号时，如果发送信号和接收信号仅存在于闭合线路中而没有任何其它频率，则可使用双讯器。当多频带终端同时支持100MHz蜂窝CDMA和1.8GHz PCS CDMA时也可使用双讯器。
以下将描述相移。
相移是指以电的方式或机械的方式改变信号的相位。相移可被RF模拟信号处理终端用于相控阵列天线的波束控制和相位调制。
作为改变相位的第一种方法，可机械地改变线路的长度。例如，当两条同轴金属线路被布置为彼此交叠时，可通过将一条同轴管道拉入和抽出来改变线路的长度。通过此方法，可连续地改变相位并且损失较低。另一方面，它花费较长时间来改变相位并且由于机械地改变相位，所以相位改变较大。
作为改变相位的第二种方法，可使用线缆切换。这是一种以电的方式改变长度的相移方法。此方法可通过部署具有不同长度的多条传输线路并且利用开关来在这些线缆之间切换路径来实现。通过此方法，可实现紧凑的设计并且花费较短时间来改变相位。另一方面，由于此方法以数字化方式实现，所以无法连续地改变相位值并且与机械改变方法的情况相比产生高损失。例如，根据线缆切换方法操作的4位移相器可按照22.5的增量从0至337.5改变相位。
改变相位的第三种方法是反射。类似于当光被对象反射时相位改变的光，电信号在阻抗改变的点处被反射，同时相位改变。具体地讲，可根据连接在传输线路的中间的装置的值来调节插入相位。通过此方法，插入损失可能增大并且阻抗性质可能劣化。
改变相位的第四种方法被分成加载线路型和混合耦合型。此方法也是一种以电的方式改变长度的相移方法。此方法常常用于数字移相器。加载线路型由生成45°内的相移的移相器使用，混合耦合型由生成大于或等于45°的相移的移相器使用。例如，可利用当PIN二极管导通/截止时发生的电抗的改变来改变相位。
改变相位的第五种方法是使用向量调制器移相器。根据此方法，通过根据期望的相位调节两个正交分量的振幅并且在合成器处将分量组合来获得具有必要相位的信号。
混合波束成形
图15和图16示出能够执行数字波束成形的发送端子和接收端子的配置的示例。
在数字波束成形技术中，基带终端利用信号处理技术改变用于各个天线端口的波束成形的相位和振幅。数字波束成形技术允许各个频带中的独立和精确的波束成形。因此，数字波束成形技术需要用于各个天线端口的独立的基带信号处理块。
图17和图18示出能够执行模拟波束成形的发送端子和接收端子的配置。
在模拟波束成形技术中，RF终端改变在各个天线元件的基带中传送的信号的相位和振幅以形成波束。由于由RF终端执行波束成形，所以使用相对少量的基带信号处理块，因此基带硬件复杂度可较低。然而，根据模拟波束成形技术，在时域中执行可变的波束成形，而在频域的完整频带上执行相同的波束成形。由此，波束成形的自由度较低并且创建的波束的精度较低。
基于大规模MIMO的无线通信可利用多个天线改进信号质量和性能以及能量效率并且去除多用户干扰。随着天线的数量增加，这些优点可增强。另一方面，随着天线数量的增加，基带信号处理块的数量也增加，因此信号处理复杂度和硬件复杂度可增加。
为了在维持大规模MIMO的增益的同时降低硬件复杂度，可使用将数字波束成形和模拟波束成形组合的混合波束成形。
数字波束成形具有在各个频带中执行不同的波束成形的高自由度。然而，如果在所使用的频带中创建相同波束的模拟波束成形与数字波束成形组合，则与单独使用数字波束成形技术实现的波束成形相比，波束成形的自由度可降低。这种组合可降低多用户传输的自由度，从而降低可通过大规模MIMO获得的多用户增益。
因此，在使用混合波束成形技术中，需要选择可维持多用户传输的自由度的最佳波束成形系数的方法。
实施方式1
此实施方式涉及用于多用户传输的混合波束成形技术。
根据混合波束成形技术，同时执行模拟波束成形和数字波束成形。当在大规模MIMO系统中采用混合波束成形时，重要的是维持波束的分辨率和大规模多用户传输的自由度。在实施方式1中，将描述满足这两个要求的混合波束成形技术。
首先，下面描述模拟波束成形。对于模拟波束成形，使用具有移相器的RF终端。模拟波束成形使从多个天线元件发射的波束叠加以将波束的能量聚集在特定方向上，以创建锐波束(圈饼形状或者铅笔形状)。本文中，可通过改变相移的值来调节波束成形方向。
模拟波束成形导致一个模拟信号的相位改变，并且使得信号通过多个天线发送或接收。通过模拟波束成形，可实现随时间而变化的相位改变。另一方面，由于信号的相位在模拟域中改变，所以在相同时间共享传输频带的信号被给予相同的相位。即，执行宽带传输，但是难以实现窄带波束成形。
如果N个独立的移相器用于模拟波束成形，则可形成空间上可区分的N个独立的波束。独立形成的波束可被分配给一个用户，因此可建立N条路径。另选地，波束可被分配给N个用户以执行多用户传输。为了通过N个波束发送N个不同的数据，需要N个独立基带。
接下来，下面描述数字波束成形。数字波束成形与采用无源天线的MIMO传输关联。
根据采用无源天线的MIMO传输，从多个无源天线辐射的宽波束通过数字处理被叠加，其能量被聚集在特定方向上以创建锐波束。通过波束成形创建的锐波束在发送由无源天线形成的宽波束的方位角的范围内。
在采用无源天线的MIMO系统中，数字波束成形通过数字域处理将通过无源天线形成的波束组合以创建定向波束。可针对各个窄带独立地执行方向性的创建。另外，由于数字波束成形在数字域中调节系数，所以可形成高分辨率波束。
根据采用无源天线的MU-MIMO传输，通过多个无源天线形成的宽波束通过数字处理被叠加，以创建多个锐波束。此后，在执行向特定用户的传输时选择性地使用尽可能正交的波束来执行同时传输以减小用户之间的干扰。即，在执行多用户传输时，模拟域的波束在空间上彼此不区分，但是通过数字波束成形器创建的波束在空间上区分。
以下，将描述基于上述模拟波束成形和数字波束成形的支持多用户传输的混合波束成形。
在混合波束成形中，不仅在数字域中，而且在模拟域中给出计算波束成形权重的自由度。在通过基带操作执行数字波束成形的MIMO系统中，如果具有可变移相器和功率放大器的RF终端被引入到天线元件以执行模拟波束成形，则可实现用于同时执行数字波束成形和模拟波束成形的混合波束成形。
与混合波束成形关联的传统技术主要聚焦于从单个用户角度确定混合波束成形的最佳权重。对混合波束成形的研究提出了考虑数字域和模拟域的权重来计算最佳权重的方法。这种研究聚焦于从单个用户的角度计算最佳权重。另外，基于在模拟域中创建多个波束旨在收集多径传输的能量的假设来计算最佳波束成形权重。
难以将传统上在单个用户的角度研究的混合波束成形的最佳权重应用于多用户传输。在时域中执行的波束成形可以是用于单个用户的波束成形。因此，如果需要执行用于各个用户的具有不同信道情况的多用户传输，则难以采用考虑单个用户计算波束成形权重的方法。
因此，需要一种支持有利于大规模MIMO的多个多用户传输的混合波束成形方法。
以下，将描述在本发明的实施方式中假设的天线类型和波束成形方法。
图19示出采用一个收发机和一个PA的单独天线的示例性结构。
参照图19，使用K(＝N)个天线元件和N个收发机(TRX)。各个TRX被映射至一个天线元件并且具有一个PA。在图19的结构中，可使用N个天线元件来执行完整数字波束成形。
图20示出采用一个收发机和多个PS/PA的单独天线的示例性结构。
参照图20，使用K(>N)个天线元件、N个TRX以及针对各个TRX独立的天线。各个TRX被映射至M个天线元件并且具有M个PS/PA。利用M个天线元件执行模拟波束成形，并且利用N个TRX执行数字波束成形。
图21示出采用一个收发机和多个PS/PA的共享天线的示例性结构。
参照图21，使用K(>N)个天线元件和N个TRX，并且天线被TRX共享。各个TRX被映射至M个天线元件并且具有M个PS/PA。利用M个天线元件执行模拟波束成形，并且利用N个TRX执行数字波束成形。本文中，多个模拟波束成形操作可通过一个天线来执行。
图22示出采用一个收发机和多个PS/PA的单独天线的示例性结构。
参照图22，使用K(>N)个天线元件、N个TRX以及针对各个TRX独立的天线。各个TRX被映射至M个天线元件并且具有M个PS/PA。与图20的示例相比，发送端子具有多个PS/PA，而接收端子具有单个RF接收机。TX端子利用M个天线元件执行模拟波束成形，并且利用N个TRX执行数字波束成形。RX端子执行固定波束成形并且利用N个TRX执行数字波束成形。
图23示出采用一个收发机和多个PS/PA的共享天线的示例性结构。
参照图23，使用K(>N)个天线元件和N个TRX，并且天线被TRX共享。各个TRX被映射至M个天线元件并且具有M个PS/PA。与图21的示例相比，发送端子具有多个PS/PA，而接收端子具有单个RF接收机。Tx端子利用M个天线元件执行模拟波束成形，并且利用N个TRX执行数字波束成形。另外，多个模拟波束成形操作可通过一个天线来执行。Rx端子执行固定波束成形并且利用N个TRX执行数字波束成形。
以下将描述利用混合波束成形在多个用户之间区分的方法。首先，宽的区域被划分成多个区段。具体地讲，利用模拟波束成形器创建多个宽波束。接下来，所划分的区段被划分为窄区域。即，指向相似的地方的几个模拟波束通过数字处理被合成以创建窄波束。
实施方式1-1
本发明的实施方式1-1涉及一种利用混合波束成形在多个用户之间区分的方法。
图24示出根据本发明的一个实施方式的在混合波束成形中在多个用户之间区分的实施方式。
首先，天线元件被分成子组。例如，使用诸如图20和图22的方法的方法，天线元件可被分成子组。
此后，针对各个子组执行模拟波束成形。由子组形成的模拟波束具有宽的波束宽度。模拟波束成形器在各种方向上形成波束以在多个空间之间区分。
数字域的信号处理器将子组所形成的多个波束合成。利用在模拟波束所指向的范围内的空间中用户的独立空间-信道特性，可生成用于合成多个波束的权重。利用该权重，多个用户可彼此区分。
例如，当天线子组#1至#4(通过模拟波束成形)创建4个独立波束时，可建立4个独立无线电信道。这4个无线电信道被映射至4个天线端口。然后，利用支持这4个天线端口的发送预编码器来执行多流传输(数字波束成形)。
图25示出在混合波束成形中在多个用户之间区分的实施方式。
参照图21和图23，通过多个移相器(PS)/功率放大器(PA)生成的信号被合成并通过一个天线元件来发送。针对各个PS/PA执行模拟波束成形，并且在各种方向上创建波束以在空间之间区分。即，如果使用多个PS/PA，则可在各种方向上创建波束。
另外，如图25所示，可针对各个天线子组配置多个PS/PA。在这种情况下，可在各个天线子组中创建多个波束。
数字域的信号处理器可生成信号，使得根据各个PS/PA具有不同波形的模拟信号(独立信号)可由DAC生成并被发送。数字波束成形器的预编码用于将通过天线子组以及多个PS/PA生成的模拟波束合成。
例如，如果通过天线子组#1和#2中的每一个(通过模拟波束成形)生成两个独立波束，因此生成所有4个波束(模拟波束)，则可建立4个独立无线电信道。4个无线电信道被映射至4个天线端口。然后，利用支持4个天线端口的发送预编码器来执行多流传输(数字波束成形)。
实施方式1-2
本发明的实施方式1-2涉及在执行多用户传输时有效地执行混合波束成形的模拟波束成形方法。
图20和图22的结构允许各个子组具有创建波束的自由度，使得各个子组可在不同方向上同时发送波束。图21和图23的结构可向各个PS/PA提供创建波束的自由度，从而允许PS/PA在不同的方向上同时发送波束。图25的结构可向各个子组和各个PS/PA提供创建波束的自由度，从而允许子组和PS/PA在不同的方向上同时发送波束。
在区域之间区分意味着模拟波束所指向的空间彼此不同。模拟波束通过将能量聚集在特定方向上来改进信道状况。即，就信道状况而言，能量聚集的区域显著不同于能量没有聚集的其它区域。可采用SDMA和TDMA来利用波束成形技术向传输点所覆盖的区域内的用户发送信号。实施方式1-2提出了在执行多用户传输时有效地执行混合波束成形的模拟波束成形方法。
首先，将描述当使用SDMA时针对多用户传输有效地执行混合波束成形的模拟波束成形方法。
在SDMA中，同时形成多个波束。如果在不同方向上聚集能量的波束被同时发送，则可利用信号干扰减小的不同波束向不同区域中的用户发送信号。然而，如果许多子组同时使用不同方向上的许多波束，则波束之间的距离减小，因此可能发生波束之间的干扰。如果子组选择并发送彼此远离的波束，而非简单地发送不同的波束，则波束之间的干扰可有效地减小。
作为同时从SDMA中的子组选择性地发送彼此远离的波束的第一种方法，至少两个子组在相同方向上生成波束。属于子组的各个PS/PA形成独立波束。
作为同时从SDMA中的子组选择性地发送彼此远离的波束的第二种方法，针对在相同方向上形成波束的子组的信号利用数字波束成形来彼此区分多个用户。
接下来，将描述针对TDMA中的多用户传输有效地执行混合波束成形的模拟波束成形方法。
如果在一个方向上聚集能量的波束被精确地发送，则在传输点所覆盖的区域内从好状态到差状态的信道状况频谱比使用全方向天线宽。为了解决这一问题，能量聚集的区域可以按照时间为单位来不同地配置。在这种情况下，各个子组发送独立波束，并且从各个子组发送波束的方向可根据时间不同地设定。然而，如果波束的方向随时间改变，则测量和报告变得复杂。
因此，作为简化测量和CSI报告的第一种方法，可基于子帧(在时域中调度的基本单位)来改变波束的传输方向。作为第二种方法，执行相同测量的时间单位可被指定为反映根据波束的传输方向的改变的信道状况的改变。例如，为了执行相同测量而设定的子帧可利用位图来定义并且通过高层信号来指示。作为第三种方法，在相同方向上形成波束的子组可维持即使波束随时间改变也执行波束成形的子组组合。
实施方式1-3
实施方式1-3涉及在多用户传输中有效地执行混合波束成形的数字波束成形方法。
首先将描述在传统MIMO系统中天线端口在传输和信道测量方面的特征。用于信号传输的天线端口(例如，LTE中的天线端口(AP)5和AP 7至14)的信道根据在频域和时域中应用的传输预编码权重而改变。另一方面，用于测量的天线端口(例如，LTE中定义的AP 15至22)仅具有根据多普勒效应而时间变化的信道特性。
混合波束成形中的数字波束成形可利用与用于传统MIMO系统的方法类似的方法来处理。即，如果由上述模拟波束成形器建立的合成信道被认为是天线端口，则混合BF可被视为采用通过模拟波束成形创建的多个天线端口的MIMO传输方法(数字BF)。与传统MIMO系统的天线端口相比，可通过模拟波束成形而改变信道情况。例如，信道可根据天线子组的数量、配置子组的方法、应用于子组的波束成形技术等而改变。
作为有效地执行混合波束成形中的数字波束成形的方法，用于混合波束成形中的数字波束成形的预编码权重的类型和值根据通过模拟波束成形生成的发送波束的数量以及用于模拟波束成形的预编码权重来确定。例如，如果发送波束的数量为4，则使用具有4个天线端口的发送预编码器。在这种情况下，考虑用于模拟波束成形的传输预编码权重来选择传输预编码权重。如果用于模拟波束成形的预编码权重被维持特定时间然后改变，则用于数字波束成形的预编码权重应该不晚于模拟波束成形的预编码改变的时间而改变。
作为另一方法，数字波束成形可用于对由A波束创建的N个信道之间的相位差进行补偿。另外，可基于窄带来执行数字波束成形。在数字波束成形中，可在由A波束创建的N个信道上发送M(<＝N)个独立信号。为了发送M个独立信号，配置发送预编码器。
实施方式1-4
实施方式1-4涉及在混合波束成形中支持多用户传输的调度方法。
首先，长期来看优选的是通过模拟波束成形在用户之间区分。具体地讲，被设定为应用模拟波束成形的用户根据模拟波束成形权重来创建。
接下来，用户在短期内通过数字波束成形来彼此区分。使用指向相似方向的模拟波束的用户由通过经由数字处理将多个模拟波束合成而创建的波束来彼此区分。
实施方式2
实施方式2涉及针对有效混合波束成形应用天线细分的方法。
发送用于模拟波束成形的训练序列。在执行模拟波束成形时，RF终端将相位和振幅的值应用于各个天线元件，因此发送用于选择恰当的相位/振幅值的训练序列。
另选地，针对各个天线子组执行模拟波束成形。如果天线元件被分为天线子组，则可逐个子组执行模拟波束成形。在这种情况下，可针对各个子组独立地执行模拟波束成形。例如，当一个天线子组由4个天线元件组成时，独立相位和振幅值可被应用于4个天线元件中的每一个以执行波束成形。提供允许不同方向上的16个子组的波束成形的自由度。
在实施方式2中，将描述指定和指示作为在混合波束成形中利用天线元件执行的模拟波束成形的基本单位的子组的方法以及发现和报告模拟波束成形的预编码权重的接收端子的操作。
实施方式2-1
实施方式2-1涉及将天线子组定义为天线元件的集合。
作为天线元件(AE)的集合的天线子组(AS)可用作模拟波束成形的基本单位。根据硬件设计，多个移相器(PS)/功率放大器(PA)和信号合成器可被实现于AS中，并且信号可被设计为通过一个天线来发送/接收，使得可由一个AS生成多个模拟波束。
在具有众多AE的系统中，AS可按照各种组合来配置。包括线性阵列、平面阵列和圆形阵列的各种天线阵列可根据天线如何布置来实现。为了简单，作为示例将描述均匀平面阵列(UPA)。根据有多少AE被限定为在垂直域(V-D)和水平域(H-D)中使用，可使用各种组合来配置一个子组。例如，假定使用具有按照沿着V-D的8行和沿着H-D的8列布置的64个AE的大规模天线。在这种情况下，在各个域中获得4种组合(1,2,4,8)，因此为子组提供16种组合。
AS配置(V-D的AE的数量×H-D的AE的数量)可如下利用包括1的2的倍数来表示成V-D的AE的数量和H-D的AE的数量。
如果提供了64个AE，则可得到AS组合(1×1)、(1×2)、(1×4)、(1×8)、(2×1)、(2×2)、(2×4)、(2×8)、(4×1)、(4×2)、(4×4)、(4×8)、(8×1)、(8×2)、(8×4)和(8×8)。
类似地，当提供32个AE(8×4)时，可得到12种AS组合(1×1)、(1×2)、(1×4)、(2×1)、(2×2)、(2×4)、(4×1)、(4×2)、(4×4)、(8×1)、(8×2)和(8×4)。
当提供16个AE(4×4)时，可得到9种AS组合(1×1)、(1×2)、(1×4)、(2×1)、(2×2)、(2×4)、(4×1)、(4×2)和(4×4)。
当配置多个AS时，可通过不同地配置构成各个AS的集合来创建各种波束图案。在这种情况下，可获得模拟波束成形的分集，但是可存在对应限制。当计算适合于子组的BF权重时，需要发现适合于各个子组的权重。如果在UE侧执行此操作，则计算复杂度以及报告开销可增加。另外，当执行数字波束成形以将通过模拟波束成形创建的波束合成时，性能可能由于具有模拟波束成形的不同波束成形增益的波束之间的增益失衡而下降。因此，构成各个AS的集合优选在用于数字波束成形的最小单元中被相同地配置。
根据实施方式2-1的第一种方法是将相同的细分图案应用于至少一个天线子组。相同的细分图案可被应用于所有天线子组。
如果相同的细分图案被应用于天线子组，则模拟波束成形的预编码权重的计算的复杂度可降低。另外，如果天线子组使用具有相同相位增量/振幅增量的模拟波束成形预编码权重，则波束成形和报告开销的计算的复杂度可降低。
根据实施方式2-1的第二种方法是将具有相同相位增量/振幅增量的模拟波束成形预编码权重应用于应用了相同细分图案的至少一个天线子组。另外，具有相同相位增量/振幅增量的模拟波束成形预编码权重可被应用于应用了相同细分图案的所有天线子组。
不同的细分图案可根据时间被应用于AS。细分图案的改变意指信道状态的改变。鉴于信道的测量与图案的应用之间的时间关系，优选至少在CSI被报告并用于数据传输的持续时间内维持细分图案。例如，当CSI报告周期为5ms时，细分图案被维持至少10ms。
作为动态地改变各种细分图案的方法，多个细分图案被应用的持续时间可被定义为时间设定。在这种情况下，时间设定被维持至少一个报告周期。例如，可应用M个细分图案，使得针对N个时间单位动态地改变图案，并且细分图案被维持达执行图案的动态改变所花费的最小时间(例如，10个子帧的时间间隔)。
根据实施方式2-1的第三种方法是针对特定时间将相同的细分方法应用于所选择的天线子组图案。
可通过高层信令提供关于子组的信息。例如，可通过RRC信令提供信息。此信息可以是UE特定信息或小区特定信息。几种候选技术可被配置为细分技术，并且可利用指示符来指定这些技术中的一个。由指示符指定的细分技术可被相同地应用于一个或更多个天线子组。
根据实施方式3的第四种方法是通过高层信息将关于子组的信息用信号通知给UE。
实施方式2-2
实施方式2-2涉及将天线子组配置为生成用于信号传输的独立信道的块。
与基带(BB)中生成的信号有关，AS可被定义为用于创建可发送基带中所生成的多个信号序列中的一些的独立信道的块。例如，假定存在形成K个模拟波束的N个AS，并且在基带中生成M个独立信号序列并通过数模转换器(DAC)将其转换为模拟信号。在这种情况下，这M个模拟信号通过K*N个模拟波束来发送。
测量信道并且发现预编码权重的方法根据天线子组的配置或者从子组发送的波束的数量而改变。如果UE测量天线元件的信道并且发现和报告适合于各个子组的模拟波束成形预编码权重，则UE发现和报告适合于子组的图案的权重。为此，可定义用于各个子组的权重设定。例如，不同的权重需要被应用于配置4×2和2×2。
即，权重设定根据天线子组配置而变化。另外，当UE测量信道并且发现和报告恰当的权重时，UE可发现用于所采用的天线细分的权重。另外，用于天线细分的权重设定可与天线细分图案绑定来指示或者可与天线细分图案绑定来定义。
实施方式3
本发明的实施方式3涉及用于混合波束成形的CSI。
具体地讲，在实施方式3中，将描述报告信道状态以支持在模拟波束成形之后执行数字波束成形的混合波束成形的方法。
作为粗波束，具有较宽宽度的波束被使用并指向近似空间方向。另一方面，细波束采用可精确地指向用户的位置的锐波束。例如，当使用2个Tx天线的波束成形与使用16个Tx天线的波束成形相比较时，来自2个Tx天线的波束的宽度大于来自16个Tx天线的波束。另外，当3dB波束宽度点被定义为不同的波束所指向的点时，波束之间的间距在具有16个Tx天线的波束成形的情况下比在具有2个Tx天线的波束成形的情况下更宽。当执行可变波束成形时，波束成形权重根据信道状态而变化。与细波束的波束成形权重相比，粗波束的波束成形权重对信道状态的改变较不敏感。
对于模拟波束成形，波束成形分辨率可通过诸如移相器和功率放大器的元件的性质来确定。尽管可根据UE的情况执行自适应波束成形，但是精确波束成形由于元件的限制而受到限制。因此，模拟波束成形适用于生成粗波束。
另一方面，数字波束成形适用于生成细波束，因为提供了在基带中在各种范围内调节相位和振幅的自由度。
根据本发明的信道状态报告的第一特征在于在长间隔/宽带内报告模拟波束成形的CSI。另一方面，数字波束成形的CSI按照短于或等于模拟波束成形的CSI的报告周期的周期来报告。另外，数字波束成形的CSI可在宽带或子带中报告。
当UE选择并报告模拟波束成形的预编码权重时，利用少量比特来间歇性地报告关于模拟波束成形的权重的信息，但是报告的稳健性很重要，因为要基于所报告的权重来确定用于稍后传输的预编码。作为稳健地报告关于模拟波束成形的信息的方法，可使用非常低的MCS，或者可将CRC增加到信息以校验是否存在错误。作为用于信息的报告的传输资源，可使用上行链路控制信道或者上行链路数据信道的一部分。当使用上行链路控制信道时，可通过QPSK调制以低编码速率来发送信息。在这种情况下，模拟波束成形的预编码权重与诸如其它CSI或混合ARQ A/N的反馈信息以及诸如SRS请求的信息分离地被编码和发送。
可针对模拟波束成形的预编码权重信息定义特定指示符，该特定指示符指示反映关于水平域或垂直域的空间信息的值。
根据本发明的信道状态报告的第二特征在于模拟波束成形的预编码权重信息由UE来测量和报告。此信息可通过上行链路控制信道或者上行链路数据共享信道的一部分来报告。
模拟波束成形的CSI和数字波束成形的CSI通过其类型来区分并且在不同的时间报告。例如，模拟波束成形的CSI以长间隔报告。另一方面，数字波束成形的CSI以短间隔报告。
模拟波束成形的CSI可通过报告从UE获取，或者可利用在上行链路中发送的信号(例如，SRS)来获取。重要的是，用于模拟波束成形的预编码被应用的周期长于数字波束成形的应用的周期。在这种情况下，可通过模拟波束成形建立的信道定义为天线端口来获取数字波束成形的CSI。另外，以这种方式获取的CSI通过上行链路控制信道或上行链路共享信道来报告。
根据本发明的信道状态报告的第三特征在于通过模拟波束成形建立的信道被定义为天线端口，并且使用该天线端口的参考信号来测量信道以计算用于执行数字波束成形的CSI。数字波束成形的CSI通过上行链路控制信道或上行链路共享信道来报告。
关于数字波束成形的CSI的测量和报告的信息根据通过模拟波束成形选择的波束图案来确定。通过模拟波束成形生成的波束的数量可变。另外，当生成N个波束时，如果波束成形权重改变，则合成的信道改变。
例如，当通过模拟波束成形发送N个波束时，针对数字波束成形测量N个天线端口的信道，并且从这N个天线端口的预编码矩阵选择元件并报告。
另外，当通过模拟波束成形生成的预编码权重为可变的时，需要针对数字波束成形测量多个信道。在这种情况下，向UE传送多个参考信号传输指示(包括天线端口的数量以及频率/时间/代码资源分配信息)的消息。
另外，当通过模拟波束成形生成的波束的数量为可变的时，需要针对数字波束成形测量信道的天线端口的数量也为可变的。在这种情况下，向UE传送多个参考信号传输指示(包括天线端口的数量以及频率/时间/代码资源分配信息)的消息。
根据本发明的信道状态报告的第四特征在于用于数字波束成形的信道状态测量和报告信息根据模拟波束成形的波束成形方法来确定。
用于执行数字波束成形的CSI通过从与根据通过模拟波束成形选择的波束图案发送的天线端口对应的参考信号测量信道来计算。在PUSCH/PUCCH报告模式下定义数字波束成形的CSI反馈。
另外，用于执行数字波束成形的码本可根据通过模拟波束成形选择的波束图案来改变。
在混合波束成形中，模拟波束成形和数字波束成形同时执行。通过模拟波束成形生成的辐射图案确定信号传输覆盖范围。在使用AAS的多天线系统中，给出通过模拟波束成形调节天线的倾斜角度的自由度。如果根据用户在小区中的分布自适应地改变倾斜角度，则预期可改进系统性能和能量效率。下面将描述适应于小区中的用户执行模拟波束成形的方法。波束成形可由BS基于UE所测量并报告的信道信息来确定，或者可由BS根据BS所测量的上行链路信号来确定。
首先，将描述基于UE所测量的信道信息来确定波束成形。
在传统多天线系统中，BS执行固定的模拟波束成形，因此UE仅报告RSRP测量的一个值。如果BS具有多个波束成形图案，则需要选择适合于数据传输的波束成形图案的方法。
作为第一种方法，BS生成多个模拟波束，并且UE测量通过波束成形生成的合成信道并将其报告给BS。
例如，利用天线端口来指定UE需要测量的信道信息，并且对多个天线端口执行RSRP测量。在相关报告信道上报告通过UE测量的多条RSRP信息。在这种情况下，RSRP信息可连同与天线端口有关的信息一起报告。另外，作为压缩信息的大小的方法，可仅报告UE所测量的信息中的一些RSRP。在这种情况下，RSRP信息和相关指示符被一起报告。例如，天线端口索引可按照顺序来布置，并且可打开从比特串选择的一个天线端口的比特标志。
作为另一示例，利用天线端口来指定UE需要测量的信道信息，并且对一个天线端口执行RSRP测量。在这种情况下，执行测量的单元可被定义为时间单元。例如，通过高层信号来指定要执行测量的时间单元，并且在该时间单元中报告所测量的信息。本文中，可配置多个时间单元。按照根据各个时间单元确定的报告顺序来报告所测量的信息。当同时报告多条信息时，可指定这些信息的顺序。在报告关于各个资源的信息时，可针对各个资源配置信息。
作为第二种方法，UE利用认可的模拟波束成形设定来将信道合成，并且将合成的信道报告给BS。
例如，BS发送不执行模拟波束成形的天线元件的RS。该BS用信号向UE通知用于执行模拟波束成形的设定，并且UE利用所指示的设定将天线元件与波束成形权重组合。然后，基于所合成的信道来执行RSRP测量。UE可将所有测量的信道信息报告给BS。另选地，UE可仅报告UE所优选的一些设定信息以便压缩信息。
另外，上述方法可根据来自BS的指令或者UE的能力来执行。可存在支持上述方法的UE和不支持该方法的UE。UE向BS报告其能力。BS可命令具有能力的UE使用上述报告方法。UE可根据BS的指示符来执行新测量方法。
作为第三种方法，BS执行测量和确定操作。具体地讲，BS通过上行链路信号测量信道状态，并且确定用于下行链路信号传输的模拟波束成形的权重。
BS可通过接收端子确定模拟波束成形的权重。此操作可按照各种方式通过用于上行链路信号的硬件结构或者信号处理方法来实现。当多个UE同时发送信号时，所接收到的信号包括用于各种目的的信号和信道。在这些信号当中，用于信道测量的参考信号被区别地用于执行上行链路传输的信道测量。
例如，当使用在上行链路上接收的模拟波束成形信号时，利用数据传输的参考信号来确定模拟波束成形权重。数据传输的参考信号可经历数字波束成形。因此，可执行各种模拟波束成形操作以发现最佳模拟波束成形值。从多个模拟波束成形信号提取用户的数据传输的参考信号。测量用于数据传输的多个模拟波束成形参考信号的信道状态，并且基于所测量的信道状态来选择模拟波束成形权重。
作为另一示例，可在上行链路上收集针对各个天线元件所接收到的信号以确定用于执行模拟波束成形的权重。在这种情况下，可从所接收到的信号提取用于UE的信道状态测量的参考信号。
基于通过上述示例选择的模拟波束成形权重来确定下行链路传输的模拟波束成形权重。下行链路传输的模拟波束成形权重可在时间单元中改变。合成的下行链路信道也根据时间单元中改变的权重而改变，并且需要对应RSRP测量方法。BS可为UE指定执行RSRP测量的时间单元。
实施方式4
本发明的实施方式4涉及对窄带之间的相位差进行补偿的方法。
当使用模拟波束成形时，由于在宽带传输中发生的高频与低频之间的相位差，不期望的波束被发送。
模拟波束成形基本上通过针对多个天线的阵列根据发送(或接收)信号的方向使发送(或接收)信号的时间不同来使期望的方向上的信号的相位同步。由于正弦波的相位随时间而变化，所以发送(或接收)延迟可表示信号的相位改变。根据发送(或接收)延迟的相位改变根据用于发送(或接收)的频率而变化。在相同延迟的情况下，在低频处发生小相位改变，而在高频处发生大相位改变。
对于模拟波束成形，在模拟域中执行与权重的相乘，以执行多天线发送或接收。即，在传输频带中恒定地使用波束成形权重。如果传输频带较窄，则在频带内高频与低频之间的相位改变的差异较小。然而，如果传输频带较宽，则差异可能较大。另外，当使用相同的传输频带时，如果用于传输的中心频率较低，则在该传输频带内相位改变的差异较小。如果中心频率较高，则差异可能较大。
混合波束成形可能用于宽带传输或高频带传输。
在高频传输的情况下，例如，传统蜂窝系统(例如，LTA)被设计为主要在2GHz左右的频带(最大带宽为20MHz)中执行传输，但是最近正在讨论较高频带(例如，3.5GHz、5GHz等左右)中的传输。
另外，为了增加传输容量，尝试可确保宽频带的高频宽带传输。在高于或等于5GHz的频带当中，已提出10GHz、28GHz和60GHz左右的频带作为下一代宽带移动通信的频带。
正在讨论向上述宽带和高频带传输情况引入大规模MIMO。另外，作为简化大规模MIMO的实现的方法，可能引入混合波束成形。当模拟波束成形被应用于宽带传输时发生的频带之间的相位差是需要克服的挑战，以改进混合波束成形的性能。
波束成形的基本原理在于通过天线之间的线性相位旋转使得发送和接收的信号具有相同的相位以在信号被合成时获得最大增益。天线之间要采用的线性相位旋转的值在频带之间变化。如果相位旋转的一个代表值被应用于宽带传输，则由于代表值与应该根据频带应用于天线的线性相位值之间的差异，当信号被合成时可能无法获得最大增益。在极端情况下，信号的合成可能导致信号振幅根据相位改变的量而衰减。随着波束变得锐利，根据相位差的波束方向失配可能更敏感地发生。另一方面，对于宽波束，根据相位差的波束方向失配可能不太敏感地发生。在大规模MIMO中，利用许多天线来将能量组合，因此可生成极锐的波束。因此，在大规模MIMO中根据相位差的波束方向失配敏感地发生。
下面描述相位差的原因和对应敏感度。当相同的相位旋转被应用于宽带时，生成相位差。本文中，随着波束宽度减小，敏感度增大。另一方面，如果相同的相位被应用于窄带，则生成较小相位差。另外，随着波束变宽，对相位差的敏感度降低。
在此实施方式中，提出了在模拟域中生成宽波束并且在数字域中将相位旋转应用于窄带。为此，此实施方式提出了天线配置方法以及配置并应用数字波束成形器的预编码器的方法。
实施方式4-1
实施方式4-1涉及在模拟域中生成宽波束并且在数字域中将相位旋转应用于窄带。
根据实施方式4-1的方法，在模拟域中通过减少用于执行波束成形的元件的数量来生成宽波束。由此，对根据相位改变的波束方向的改变的敏感度降低。另外，在合成信道上对天线元件之间的相位差取平均，通过对包含平均相位差的合成信道应用数字波束成形来在期望的方向上形成锐波束。
实施方式4-2
实施方式4-2涉及天线阵列的结构。具体地讲，对具有两个或更多个天线元件的行或列执行天线细分。
模拟波束成形改变天线元件的相位和振幅。天线元件可被分成子组，并且可针对各个子组执行模拟波束成形。为了生成具有宽波束宽度的模拟波束，利用少量的天线元件执行模拟波束成形。为此，配置两个或更多个天线子组。
图26示出根据本发明的实施方式的天线阵列的示例性结构。
参照图26，当10个天线元件按照行布置时，可通过将每五个天线元件分成一个子组来配置两个子组。在这种情况下，形成波束宽度大于利用10个天线元件生成的波束宽度的两个波束。与10个天线元件的波束相比，通过各个子组生成的波束对相位误差更稳健。
图27示出根据本发明的实施方式的天线阵列的另一示例性结构。
参照图27，如果布置20个天线元件，使得每一行具有10个天线元件(10×2)并且每5个天线元件被分成一个子组，则每一行可具有两个子组，因此可配置四个子组。
实施方式4-3
实施方式4-3涉及当模拟波束成形被应用于宽带时对窄带之间的相位差进行补偿的方法。具体地讲，可使用将具有相同量的相位改变的波束成形权重应用于各个元件的方法。
例如，在图26的来自同一行的5个天线元件被分成一个子组的情况下，当应用于子组中的5个天线元件的预编码权重被定义为W＝[W0W1W2W3W4]时，具有相同相位改变的波束成形权重W被应用于各个子组。W1和W2定义如下。
W1＝[1expj(α)expj(2α)expj(3α)expj(4α)],
W2＝[expj(β)expj(β)*expj(α)expj(β)*expj(2α)expj(β)*expj(3α)xpj(β)*expj(4α)]
W1和W2具有应用于各个元件的预编码权重的与expj(α)相同量的相位改变。
另外，当在图27的示例中每一行由两个子组配置时，具有用于各个元件的相同量的相位改变的权重可被应用于子组1、2、3和4。W1至W4定义如下。
W1＝[1expj(α)expj(2α)expj(3α)expj(4α)]
W2＝[expj(β)expj(β+α)expj(β+2α)expj(β+3α)expj(β+4α)]
W3＝[expj(γ)expj(γ+α)expj(γ+2α)expj(γ+3α)expj(γ+4α)]
W4＝[expj(γ+β)expj(γ+β+α)expj(γ+β+2α)expj(γ+β+3α)expj(γ+β+4α)]
Wn的元件具有与expj(α)相同量的相位改变。另外，来自同一列中的不同行的元件具有与expj(γ)相同量的相位改变(W1(1)＝1，W3(1)＝expj(γ)，W2(4)＝expj(β+4α)，W4(4)＝expj(γ+β+4α))。
实施方式4-4
在实施方式4-4中，描述每窄带执行数字波束成形。
通过模拟波束在子组中建立新信道。在各个子组中生成的信道之间可存在相位差。利用数字域的预编码器补偿该相位差。信道可显著改变，子组的信道之间的相关性可较低，或者如果传输频带较宽，则样本的信道之间的相位差可根据窄带而改变。数字波束成形器用于补偿子组之间的相位差，并且在数字域中基于窄带来执行预编码。
例如，当通过子组n的模拟波束成形生成的子带k的信道为Ch n(k)时，假定Ch n(k)的相位为∠Ch n(k)。
子带1中的子组1的Ch1(1)与子组2的Ch2(1)之间的相位差被定义为a＝∠Ch1(1)-∠Ch2(1)，子带2中的子组1的Ch1(2)与子组2的Ch2(2)之间的相位差被定义为b＝∠Ch1(2)-∠Ch2(2)。如果子带之间的差异较大，则子带的信道彼此独立，并且各个子带的相位差a和b具有不同的值。通过针对各个子带执行预编码，对由模拟波束成形导致的相位差进行补偿。
当假设天线之间的相关性相当高时，各个天线元件的信道与线性相位改变近似。子带1和2的信道的天线元件之间的相位改变量之差为2δ，子带1和2的信道可被如下表示。
H(1)＝[H1(1)H2(1)]
＝H(1)×[1expj(α-δ)expj(2α-2δ)expj(3α-3δ)expj(4α-4δ)expj(5α-5δ)expj(6α-6δ)expj(7α-7δ)expj(8α-8δ)expj(9α-9δ)]
H(2)＝[H1(2)H2(2)]
＝H(2)×[1expj(α+δ)expj(2α+2δ)expj(3α+3δ)expj(4α+4δ)expj(5α+5δ)expj(6α+6δ)expj(7α+7δ)expj(8α+8δ)expj(9α+9δ)]
当相位增加了expj(α)的预编码权重被应用于两个子组时，使用下面的式。
W1＝[1expj(α)expj(2α)expj(3α)expj(4α)]
W2＝[expj(β)expj(β+α)expj(β+2α)expj(β+3α)expj(β+4α)]
利用上面的预编码权重，可获得以下合成信道。
Heq(1)＝[Heq1(1)Heq2(1)]
＝[H1(1)W1H H2(1)W2H]
＝5H(1)expj(-2δ)[1expj(-5δ)]
Heq(2)＝[Heq1(2)Heq2(2)]
＝[H1(2)W1H H2(2)W2H]
＝5H(2)expj(2δ)[1expj(5δ)]
数字波束成形器补偿子组之间的相位差。如果天线元件之间的相关性较低或者天线元件彼此远离，则天线元件具有独立信道。在这种情况下，当通过波束成形将信道合成时，天线元件上的相位改变量没有线性地增加。
实施方式4-5
实施方式4-5涉及报告信道状态以支持数字波束成形的方法。
为了支持下行链路数字波束成形，需要报告CSI。报告CSI的方法可包括报告CSI被转换为的认可索引值(例如，秩指示/预编码矩阵指示/信道质量指示等)的隐含反馈以及直接报告信道的明确反馈。在两种情况下，均向BS报告基于窄带测量的信道信息。本文中，信道信息表示基于关于通过各个子组的模拟波束成形合成的信道的信息而估计的CSI。
UE可估计子组的天线元件的信道状态并且发现和报告适用于波束成形的权重。在这种情况下，UE向BS报告要应用于子组的波束成形权重。基于波束成形权重被共同地应用于传输宽带的假设来选择和报告波束成形权重。
实施方式5
实施方式5涉及在混合BF中发送用于模拟BF的训练序列的方法。
为了执行下行链路波束成形，BS需要获取下行链路信道信息。为此，(1)UE可测量和报告下行链路信道，或者(2)BS可测量上行链路信道并且将其用于下行链路传输。在此实施方式中，将描述用于UE以在下行链路混合波束成形中测量下行链路信道的参考信号传输方法和物理信号结构。
数字波束成形技术的参考信号被设计为使得向天线端口分配正交资源(频率、时间、代码等)以获取关于各个天线端口的信道信息。
然而，为天线端口定义的参考信号不适用于区分和估计天线元件的信道的操作。例如，当N个天线端口被映射至N个TRX，并且各个TRX通过M个天线元件执行传输时，通过M个天线元件来发送分配给一个天线端口的正交资源，并且接收端子将这M个天线元件的信号合成并且将它作为一个天线端口的信号接收。
即，如果使用分配用于估计天线端口的信道的参考信号，则估计通过多个天线元件的合成信号创建的信道，因此M个天线元件彼此难以区分。因此，为了估计天线元件的信道，需要引入发送参考信号的新方法。
以下将描述根据本发明发送下行链路参考信号的方法。
作为在数字域中发送天线元件的参考信号的第一种方法，分配天线元件特定资源。此方法可用于同时传输或者不同时间的传输。在这种情况下，可考虑模拟波束成形来反转天线元件的参考信号的相位。
作为在数字域中发送天线元件的参考信号的第二种方法，可分配波束特定资源。
作为在模拟域中发送天线元件的参考信号的第三种方法，参考信号发生器可生成参考信号序列并且将其与从TRX生成的信号合成。图28示出根据本发明的实施方式的参考信号发生器的示例性结构。
参照图28，当TRX被映射至独立天线元件时，可使用通过天线元件区分的资源(n×M)。另选地，当TRX被映射至独立天线元件时，可使用在M个元件之间区分的资源(M个资源)。当在时域中同时执行信号传输时，参考信号可被合成并且利用天线切换来发送。
如果估计映射至单个TRX的天线元件的信道，则可估计各个天线元件的信道。
例如，根据各个天线元件发送训练序列。关于物理结构，使用用于生成与发送自TRX的信号相区分的参考信号的块。
本文中，序列表示用于天线元件的正交序列。当序列在相同的时间发送时，它们可通过频率资源/代码资源来区分。另外，序列可与数据信号一起发送。
天线端口表示通过模拟波束成形合成的信号，天线元件表示形成模拟波束成形的基础的单元。为了选择用于执行模拟波束成形的波束成形权重，需要天线元件上的信道测量。为了获取关于天线元件的空间信息，可使用各种参考信号发送方法。用于天线元件的参考信号可在数字域或模拟域中发送。
实施方式5-1
根据实施方式5-1，当在数字域中发送参考信号时，在参考信号的传输持续时间内不执行模拟波束成形。为此，向各个天线元件分配特定资源。本文中，资源表示时间、频率、代码等。
例如，参考信号可被配置为针对各个天线元件在不同的时间发送。当在数字域中发送参考信号时，传输所花费的时间为至少一个OFDM符号持续时间。在一个OFDM符号持续时间内发送一个天线元件的参考信号，在下一持续时间内发送另一天线元件的参考信号。
通过一个TRX生成向各个天线元件分支的信号。如果从各个元件同时发送相同信号，则接收端子难以获取与各个天线元件对应的参考信号。作为在发送信号时在各个天线元件的参考信号之间进行区分的方法，可执行天线的打开/关闭。例如，要从天线元件发送的信号可通过减小天线元件的功率放大器的增益来放大或衰减。在特定时间，一个天线元件的PA被放大，而其它天线元件的PA被衰减。针对各个天线元件轮流执行这一操作。即使从天线元件发送相同的参考信号，也可通过打开/关闭天线元件来使得仅一个天线发送参考信号。
作为另一示例，参考信号可在天线元件之间认可的时间发送，以防止参考信号被合成。考虑天线子组，时间正交参考信号资源可被分配给包含在一个天线子组中的天线元件，并且频率正交资源或代码资源可被分配给来自不同天线子组的天线元件。
由于从一个天线子组中的各个天线元件发送相同的参考信号，所以天线元件传输通过时间来彼此区分。另一方面，子组能够生成独立信号，因此可从各个子组发送不同的参考信号。因此，以不同的频率正交资源或代码资源提供的参考信号可被分配给子组并被发送。此外，参考信号可通过指派不同的时间资源来发送。
实施方式5-2
实施方式5-2涉及在数字域中发送参考信号时发送模拟波束成形参考信号的方法。为此，向各个模拟波束分配特定资源。
发送模拟波束成形参考信号意指分配用于将模拟波束成形权重设定与其它可能的模拟波束成形权重设定相区分的参考信号。资源分配可被配置为在波束成形单元中独立地执行以分配用于将一个波束成形操作与另一波束成形操作相区分的参考信号。在这种情况下，与通过测量各个天线元件的信道来发现用于执行模拟波束成形的预编码权重时所获得的复杂度相比，复杂度可显著降低。
实施方式5-3
实施方式5-3涉及在模拟域中发送天线元件的参考信号的方法。
如图28所示的参考信号发生器生成参考信号序列并且将其与从TRX生成的信号合成。在这种情况下，参考信号可被分配给天线元件特定资源。例如，当分配时间正交资源时，各个天线元件使用独立时间资源。在这种情况下，时间资源可被设计为具有比一个OFDM符号短的长度。作为另一示例，可分配代码资源。可针对各个天线元件使用不同的代码资源以在各个天线信道之间进行区分。当使用ZC序列时，信号可利用不同的循环移位值来彼此区分。
如果TRX被映射至独立天线元件，则可使用通过天线元件区分的N*M个资源。如果使用参考信号来在TRX中的各个天线元件的信号之间进行区分，则可在TRX之间共享天线元件，并且可在TRX中独立地分配天线元件资源。
可发送分配给各个天线元件的训练序列。在模拟域中生成并发送信号时，通过时间区分的正交资源可被分配给各个天线元件。在这种情况下，可花费相当长的时间来估计用于执行模拟波束成形的天线元件的信道。另外，如果在与发送数据传输信号的时间相区分的时间发送训练序列，则数据传输的时间可由于模拟信号的本质而缩短，因此系统性能可能变差。
根据此实施方式，在维持数据传送速率的情况下在模拟域中发送训练序列。
作为此实施方式的第一种方法，用于模拟波束成形的训练序列和现有信号可被合成并在模拟域中发送。这两个信号以叠加方式合成，所合成的信号被同时发送。训练序列或现有信号被重复地发送并且通过正交码来覆盖。
例如，训练序列和现有信号被重复地发送并被映射至正交码覆盖。下面示出物理信号结构。h_n(t)表示在时间t的信道脉冲响应。s_k(t)表示通过第k天线元件发送的训练序列，r_k(t)表示通过第k天线元件发送的现有信号。在N个时间单元之后，信道和接收的信号利用t+N来表示。
Figure BDA0000981224300000401
Figure BDA0000981224300000402
一个OFDM符号的信号可在两个OFDM符号上重复。另选地，可在一个OFDM符号周期内重复地发送信号。
可与在数字域中生成并重复信号的周期关联地确定模拟域中的信号的重复合成。
可通过简单的加法/减法从如上所述合成并发送的信号恢复期望的信号。
Figure BDA0000981224300000403
当假设信道经历很少改变时，可认为h_k(t)＝h_k(t+N)，因此可获得下式。
Figure BDA0000981224300000404
如果通过各个天线元件发送的现有信号全部被映射至r_n(t)和–r_n(t)并且s_k(t)被映射至天线元件，则可获得下式。
Figure BDA0000981224300000405
即，各个天线元件的信号可利用时间正交资源或代码资源的正交性来彼此区分。
实施方式6
实施方式6涉及用于混合波束成形的上行链路参考信号。
根据实施方式6，发送训练序列以允许多个用户在UL上选择用于下行链路波束成形的权重向量，
以下，将描述不同地执行上行链路接收模拟波束成形的方法。
对于上行链路接收模拟波束成形，BS从所接收到的信号选择适用于模拟波束成形的波束成形权重。为此，BS需要具有选择模拟波束成形权重的功能。
模拟波束成形权重选择器通过将用于模拟波束成形的波束成形权重向量应用于从各个天线元件接收的信号来选择恰当的波束成形向量。为此，BS可使用从UE发送的信号。PRACH、SRS、DMRS、PUSCH和PUCCH可为可能的候选。
优选地，利用通过执行发送信号的时间和频率同步而获得的信号来选择预编码权重。这是因为定时/频率同步影响预编码权重选择。因此，使用PRACH不可取。
作为易于实现的第一示例，可使用SRS。
SRS用作用于获取UE的CSI以执行MCS的确定和对上行链路传输的传输预编码以及频带分配的信息。另外，SRS用作用于确定下行链路传输预编码的信息。从SRS获取信道信息以执行数字波束成形。在数字域中通过信号处理获取通过SRS估计的信道。
传统SRS通过一个OFDM符号来发送，并且分配OFDM符号内的频率和代码资源以获取多个用户的信道和单个用户的多天线信道。频率资源通过将子载波分成集群(邻接子载波的集合)来区分，通过集群区分的频率资源内的子载波按照交织方式(利用奇数子载波或偶数子载波)被划分。在数字域信号处理中，多个用户可通过利用上述方法执行的频率分配来彼此区分。
然而，当在时域中执行该处理时，即使使用通过频率来区分的资源，也可能难以在所合成的多用户信号之间区分。如果使用传统SRS来将多个用户的信号与针对各个天线元件接收的信号相区分以执行模拟波束成形，需要(1)在模拟域中区分多个用户的信号的信号传输方法，或者(2)通过在数字域中区分多用户信号来执行模拟波束成形的处理器。
以下将描述在模拟域中区分多用户信号的信号传输方法。
模拟波束成形用于针对各个天线元件利用发送权重或接收权重来聚集或抑制在特定方向上发送或接收的信号的能量。为了执行模拟波束成形，需要恰当的权重来用于天线元件。可基于CSI来选择权重。CSI可由接收端子测量，并且可用于接收波束成形和发送波束成形。
BS可从发送自UE的上行链路信号获取CSI并且计算用于接收的权重。此权重可在恰当的校准之后用作发送波束成形权重。在通过UE所发送的上行链路信号获取CSI时，多个用户之间的干扰是大问题。
在模拟波束成形中，模拟终端通过训练信号来获取CSI。在时域中处理模拟信号。如果同时发送多用户信号，则多用户信号通过传输序列的正交性来区分。在基于OFDMA或SC-FDMA的系统中，向执行数字波束成形的用户指派在频域中划分的资源，因此相对多的用户可被数字波束成形覆盖。另一方面，对于模拟波束成形，在时域中尝试训练，因此难以在时域中利用通过频率划分的资源在用户之间区分。
为了解决此问题，时域资源可被划分并通过上行链路参考信号发送。
如果通过频率区分的N个资源可用于在一个OFDM符号持续时间内发送信号，则假设用于在多个用户之间区分的容量为N。作为简单的方法，一个OFDM符号周期可被分成N个时间单元，并且各个时间资源可被分配给UE以在时域中创建通过N个频率资源创建的多个正交资源。然而，如果使用简单地除以N的时间资源，则可能由于空间信道的多径而发生信号失真。因此，即使信号周期被设定为较短，也需要配置恰当的保护时间。
根据此实施方式，当在现有OFDM符号持续时间内划分多个时间资源时，所划分的时间资源中的每一个可具有保护时间。
实施方式6-1
实施方式6-1涉及通过指定比OFDM符号持续时间短的持续时间来划分多个时间资源的方法。例如，当OFDM符号持续时间由Nfft+Ncp个样本组成时，短OFDM符号持续时间可由(Nfft+Ncp)/M个样本组成。另选地，短符号持续时间可由(Nfft/M)+(Ncp)’个样本组成。即，生成具有与Nfft/M对应的短持续时间的信号，并且配置具有约Ncp/M或(Ncp)’个样本的短持续时间的短OFDM符号。
作为创建此短OFDM符号的方法，使用与用于传统OFDM符号相同的采样频率(旨在维持相同的采样时间)，子载波间距增加M倍。在子载波间距为15kHz的系统中，可采用诸如30kHz(M＝2)或60kHz(M＝4)的宽子载波间距。M是2的倍数。如果使用与2的倍数对应的子载波间距，则当使用与用于传统OFDM符号相同的采样时间时，可在没有失真的情况下维持波形。
当在15kHz的子载波间距、9MHz的系统带宽和6.36MHz的保护频率的条件下执行1024FFT时，可在时域中获得具有1024个样本的OFDM符号。如果通过将子载波间距(至30kHz)与系统带宽(9MHz)加倍并且维持保护频率(6.36MHz)来执行1/2FFT(512)，则可获得在时域中具有512个样本的OFDM符号。由于使用相同的采样时间(Ts)，所以此符号具有恰好为具有传统子载波间距(15kHz)的OFDM符号的绝对持续时间(1024×Ts)的一半的持续时间。
UE通过在相同的采样频率下增加子载波间距来生成上行链路参考信号，通过DAC将所生成的参考信号转换为模拟信号，并且在RF上发送模拟信号。
实施方式6-2
实施方式6-2涉及在具有短周期的OFDM符号持续时间的信号中设计短周期的CP。然而，多个用户可在不同的位置处，因此根据位置经历不同的路径损失。考虑到多个用户的不同的路径损失，优选使用应用于传统OFDM符号的CP长度。
实施方式6-3
在实施方式6-2的情况下，如果针对传统OFDM周期布置具有短周期的多个OFDM符号，则多个短OFDM符号可变得比传统OFDM符号的周期长。图29示出多个短OFDM符号变得比一个传统OFDM符号周期长的情况。
为了解决这一问题，实施方式6-3提出利用彼此交叠的OFDM符号来执行传输。当存在具有短OFDM符号周期的M个信号时，向不同的用户分配信号。图30示出利用彼此交叠的OFDM符号来执行传输的方法。
例如，假定短周期的先导OFDM符号被分配给用户A，随后的短周期的OFDM符号被分配给用户B。用户A在现有OFDM符号传输时间发送先导短OFDM符号，用户B比现有OFDM符号传输时间稍早发送对应的短OFDM符号。接收端子可在现有OFDM符号的接收开始时间接收用户A所发送的短OFDM符号，并且在传统OFDM符号被接收的最后时间接收用户B所发送的短OFDM符号。
用于执行模拟波束成形的参考信号用作获取近似空间信息的信号，因此当信号之间发生较弱的干扰时，空间信息获取的性能的敏感度较不受参考信号影响。另外，如果先导OFDM符号的结尾部分与后续信号的CP交叠，则BS可通过配置恰当的时间窗口来使符号之间的干扰最小化。
实施方式6-4
用于执行模拟波束成形的训练序列利用短周期的OFDM符号来配置。在这种情况下，可在频率和时域中使用具有与映射至各个子载波的序列相似的相关性质的序列(例如，ZC序列)。通过映射这些序列而生成的信号在频域和时域中具有相似的性质，因此有利于在时域中执行的解扩频操作。
实施方式6-5
实施方式6-5涉及在与现有信号的传输时间间隔不同的时间发送用于模拟波束成形的参考信号或训练序列的方法。
发送训练序列的时间可根据从BS至UE传送的指示符来设定。BS可指示与其它信号的传输周期不同的UE需要发送的训练序列的传输周期。例如，训练序列可被配置为在与传统SRS的传输周期不同的时间发送。
UE在发送训练序列的时间不发送其它信号。例如，如果在发送训练序列的时间触发待发送的数据信号、RACH或控制信号，则训练序列的传输被优先。
实施方式6-6
实施方式6-6涉及通过在数字域中区分多用户信号来执行模拟波束成形的方法。
作为第一种方法，在通过在数字域中区分多用户信号来执行模拟波束成形的情况下，设计能够完全地从天线元件提取信号并且执行信号的数字处理的块，并且基于针对各个天线元件估计的信道来确定模拟波束成形的权重。
UE根据来自BS的指令来发送参考信号。BS将从各个天线元件接收的信号转换为数字信号，并且从数字信号提取参考信号。基于从参考信号获取的各个天线元件的信道状态来执行模拟波束成形。
这种块与用于数据解调的块相区分。尽管基于在接收模拟波束成形之后获得的信号来执行数据解调，用于获取CSI的块基于直接从天线元件提取的信号来执行信号处理。
作为第二种方法，收集经历了多个模拟波束成形操作的参考信号以确定用于执行模拟波束成形的权重。
当存在利用多个波束成形权重执行了模拟波束成形的多个信号时，从执行了多个模拟波束成形操作的信号提取参考信号。从各个用户发送的信号经受多个模拟波束成形操作，从经历了多个模拟波束成形操作的信号提取对应用户的参考信号。
根据模拟波束成形值来测量和比较所提取的参考信号的信号强度。通过信号强度的比较来确定恰当的模拟波束成形权重。以相同的方式，针对许多用户尝试模拟波束成形权重选择，所选择的波束成形权重值被存储。选择了相同权重的用户被分成一个组，此信息用于接收和发送数据。
图31示出适用于本发明的实施方式的BS和UE。
当无线通信系统包括中继器时，在BS与中继器之间执行回程链路上的通信，在中继器与UE之间执行接入链路上的通信。因此，根据情况，图中所示的BS或UE可被中继器代替。
参照图31，无线通信系统包括BS 3110和UE 3120。BS 3110包括处理器3113、存储器3114以及射频(RF)单元3111和3112。处理器3113可被配置为实现本发明中所提出的过程和/或方法。存储器3114连接至处理器3113并且存储与处理器3113的操作有关的各种类型的信息。RF单元3116连接至处理器3113并且发送和/或接收无线电信号。UE 3120包括处理器3123、存储器3124以及RF单元3121和3122。处理器3123可被配置为实现本发明中所提出的过程和/或方法。存储器3124连接至处理器3123并且存储与处理器3123的操作有关的各种类型的信息。RF单元3121和3122连接至处理器3123并且发送和/或接收无线电信号。BS3110和/或UE 3120可具有单个天线或多个天线。
上述实施方式通过按照预定形式将本发明的元件和特征组合来构造。所述元件或特征应该被认为是选择性的，除非明确地另外提及。各个元件或特征可在不与其它元件组合的情况下实现。另外，一些元件和/或特征可被组合以配置本发明的实施方式。本发明的实施方式中所讨论的操作的顺序可改变。一个实施方式的一些元件或特征也可被包括在另一实施方式中，或者可被另一实施方式的对应元件或特征代替。显而易见的是，所附权利要求书中未明确彼此引用的权利要求可按照组合方式作为本发明的实施方式呈现，或者通过在提交申请之后的后续修改而作为新的权利要求被包括。
在本说明书中，在一些情况下，被描述为由BS执行的特定操作可由上层节点执行。即，显而易见的是，在由包括BS的多个网络节点构成的网络中为了与UE通信而执行的各种操作可由BS或者其它网络节点执行。术语“BS”可用术语“固定站”、“节点B”、“eNode B(eNB)”、“接入点(AP)”等代替。
本发明的实施方式可通过例如硬件、固件、软件或其组合的各种手段来实现。当通过硬件实现时，根据本发明的实施方式的方法可被具体实现为一个或更多个专用集成电路(ASIC)、一个或更多个数字信号处理器(DSP)、一个或更多个数字信号处理器件(DSPD)、一个或更多个可编程逻辑器件(PLD)、一个或更多个现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器等。
当通过固件或软件实现时，本发明的实施方式可被具体实现为执行上述功能或操作的模块、过程或函数。软件代码可被存储在存储器单元中并由处理器执行。
存储器单元位于处理器内部或外部，并且可经由各种已知手段向处理器发送数据以及从处理器接收数据。
上面已详细描述了本发明的优选实施方式以允许本领域技术人员实现和实践本发明。尽管上面描述了本发明的优选实施方式，本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求书中所公开的本发明的精神或范围的情况下，可对本发明进行各种修改和变化。例如，本领域技术人员可按照组合方式使用上述实施方式中所公开的各个组成元件。因此，本发明并非旨在限于本文所描述的实施方式，而是旨在符合与本文所公开的原理和新颖特征对应的最宽范围。
在不脱离本发明的精神和基本特性的情况下，本发明可按照本文所阐述的那些形式以外的其它特定形式来实施。因此，上述实施方式在所有方面均应被解释为是例示性的，而非限制性的。本发明的范围应该由所附权利要求及其法律上的等同物来确定，落入所附权利要求的含义和等同范围内的所有改变均旨在涵盖于其中。本发明并非旨在限于本文所描述的实施方式，而是旨在符合与本文所公开的原理和新颖特征对应的最宽范围。另外，显而易见的是，所附权利要求书中未明确彼此引用的权利要求可按照组合方式作为本发明的实施方式呈现，或者通过在提交申请之后的后续修改而作为新的权利要求被包括。
工业实用性
本发明适用于诸如UE、中继器和BS等的无线通信设备。

Claims (14)

1.一种用于在支持多用户-多输入多输出MU-MIMO的无线接入系统中由基站发送信号的方法，该方法包括以下步骤：
在包含多个子带的特定频带中利用模拟波束成形来针对包含多个用户设备UE的UE子组生成模拟波束；
利用数字波束成形来在发送给属于所述UE子组的各个UE的信号之间进行区分；
利用所述数字波束成形在所述特定频带中另外地生成多个数字波束，以对在所述多个子带之间发生的相位差进行补偿；以及
向所述UE发送基于所述模拟波束成形和所述数字波束成形而生成的信号，
其中，针对所述多个子带中的每个另外地生成所述多个数字波束中的每个，
其中，利用具有相同相位差的数字预编码权重来生成所述多个数字波束，
其中，所述模拟波束成形的权重是基于利用上行链路参考信号获取的信道状态信息来确定的，并且
其中，所述数字波束成形的权重被应用的周期短于所述模拟波束成形的权重被应用的周期。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述特定频带中对包含多个天线元件的每个天线子组使用模拟波束成形，并且
其中，所述数字预编码权重具有相同的被应用至属于所述天线子组的天线元件中的每个的相位差。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将保护时间与通过划分数据符号周期而获得的时间相加来确定所述上行链路参考信号的传输周期。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过在维持数据符号的采样频率的同时增加子载波间距来生成所述上行链路参考信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，连续发送的所述上行链路参考信号在时域中彼此部分地交叠。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述上行链路参考信号是在与发送另一控制信号或数据信号的时间不同的时间发送的。
7.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：
向所述UE发送关于所述上行链路参考信号的传输周期信息。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述上行链路参考信号是基于在频域和时域中具有相似的相关性质的序列的。
9.一种用于在支持多用户-多输入多输出MU-MIMO的无线接入系统中发送信号的基站，该基站包括：
射频RF单元；以及
处理器，
其中，所述处理器被配置为：
在包含多个子带的特定频带中利用模拟波束成形来针对包含多个用户设备UE的UE子组生成波束；
利用数字波束成形来在发送给属于所述UE子组的各个UE的信号之间进行区分；
利用所述数字波束成形在所述特定频带中另外地生成多个数字波束，以对在所述多个子带之间发生的相位差进行补偿；并且
向所述UE发送基于所述模拟波束成形和所述数字波束成形而生成的信号，
其中，针对所述多个子带中的每个另外地生成所述多个数字波束中的每个，
其中，利用具有相同相位差的数字预编码权重来生成所述多个数字波束，
其中，所述模拟波束成形的权重是基于利用上行链路参考信号获取的信道状态信息来确定的，并且
其中，所述数字波束成形的权重被应用的周期短于所述模拟波束成形的权重被应用的周期。
10.根据权利要求9所述的基站，其中，在所述特定频带中对包含多个天线元件的每个天线子组使用模拟波束成形，并且
其中，所述数字预编码权重具有相同的被应用至属于所述天线子组的天线元件中的每个的相位差。
11.根据权利要求9所述的基站，其中，通过将保护时间与通过划分数据符号周期而获得的时间相加来确定所述上行链路参考信号的传输周期。
12.根据权利要求9所述的基站，其中，通过在维持数据符号的采样频率的同时增加子载波间距来生成所述上行链路参考信号。
13.根据权利要求9所述的基站，其中，连续发送的所述上行链路参考信号在时域中彼此部分地交叠。
14.根据权利要求9所述的基站，其中，所述上行链路参考信号是在与发送另一控制信号或数据信号的时间不同的时间发送的。
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