CN105940616B - 多天线通信系统的多级波束成形 - Google Patents

多天线通信系统的多级波束成形 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于操作无线通信网络中的发射器的方法。方法包括：通过将K个数据流转换为M个输出流在频域中波束成形；通过将M个输出流变换为M个OFDM信号来生成M个正交频分复用(OFDM)信号；通过将M个OFDM信号转换为N个信号在时域中波束成形；以及发射一起形成广播波束和用户特定波束的N个信号。

Description

多天线通信系统的多级波束成形
技术领域
本申请一般涉及无线通信网络，并且更特别地，涉及多天线通信系统中的多级波束成形。
背景技术
由移动设备所驱动的数据流量的快速增长对蜂窝网络的容量提出挑战。多输入多输出(MIMO)和多用户MIMO(MU-MIMO)是3GPP LTE中和LTE演进标准中引入以改进频谱效率的技术。MIMO系统包括装备有具有放置在水平线上的天线元件的线性阵列的增强型NodeB(dNB)，并且eNB利用方位(水平)域中的空间分集。可以通过垂直地部署天线获得系统容量的增加。
发明内容
在第一实施例中，一种用于操作无线通信网络中的发射器的方法包括：通过将K个数据流转换为M个输出流在频域中波束成形；通过将M个输出流变换为M个OFDM信号生成M个正交频分复用(OFDM)信号；通过将M个OFDM信号转换为N个信号在时域中波束成形；以及发射一起形成广播波束和用户特定波束的N个信号。
在第二实施例中，多级波束成形电路包括数据单元和远程无线电头端，所述数据单元实现频率选择性波束成形级，并且所述远程无线电头端实现时域宽带波束成形级。数据单元通过在频域中将K个所接收的数据流转换为M个预编码输出流来实现频率选择性波束成形级。数据单元被配置为将M个输出流变换为M个OFDM时域信号。远程无线电头端被配置为通过将M个OFDM时域信号转换为时域采样的N个发射流来实现时域宽带波束成形级。远程无线电头端包括发射天线阵列，其被配置为发射一起形成广播波束和多个用户特定窄波束的N个发射流。天线阵列包括多个物理天线。发射器流的数目N大于预编码输出流的数目M。
在第三实施例中，用于无线通信网络中的多级波束成形的基站包括数据单元，其被配置为实现频率选择性波束成形级。数据单元包括频域预编码模块，其被配置为通过应用频域预编码矩阵在频域中将K个数据流接收并且预编码为M个输出流。数据单元包括耦合到M个循环前缀处理块的M对快速傅里叶逆变换(IFFT)处理块，并且每对被配置为将M个输出流变换为M个OFDM时域信号。每个IFFT处理块被配置为将所接收的频域信号变化为时域采样流。每个循环前缀处理块被配置为将循环前缀添加到时域采样流以生成M个预编码输出流。基站包括远程无线电头端，其被配置为通过将M个OFDM时域信号转换为时域采样的N个发射流来实现时域宽带波束成形级。远程无线电头端信号包括时域宽带波束成形模块，其被配置为使用宽带预编码矩阵将M个输出流接收并且预编码为N个预编码的输出信号。远程无线电头端信号包括发射天线阵列，其被配置为发射一起形成广播波束和用户特定窄波束的N个发射流。天线阵列包括多个物理天线。发射器流的数目N大于时域中的独立预编码输出流的数目M。
在第四实施例中，多级波束成形方法包括通过将频域中的K个数据流转换为频域中的M个预编码输出流来实现频域波束成形级。方法包括将M个输出流变换为M个OFDM时域信号。方法包括通过以下各项实现时域宽带波束成形级：将M个OFDM时域信号转换为时域采样的N个发射流；和通过包括多个物理天线的发射天线阵列发射一起形成广播波束和用户特定窄波束的N个发射流。发射器流的数目N大于预编码输出流的数目M。
根据以下附图、描述和权利要求，其他技术特征对于本领域的技术人员可以是容易明显的。
在进行下文详细描述之前，阐述贯穿该专利文档所使用的某些词语和短语的定义可以是有利的。术语“耦合”和其衍生词是指两个或更多的元件之间的任何直接或间接通信，无论那些元件是否相互物理接触。术语“发射”、“接收”和“通信”以及其衍生词涵盖直接通信和间接通信二者。术语“包括(include)”和“包括(comprise)”以及其衍生词意指包括但不限于。术语“或”是包括的，这意指和/或。短语“与……相关联”以及其衍生词意指包括、包括在……内、与……相互连接、包含、包含在……内、连接到或与……连接、耦合到或与……耦合、是与……可通信的、与……协作、交错、并置、接近……、绑定到或与……绑定、具有、具有……的性质、与……具有关系等等。术语“控制器”意指控制至少一个操作的任何设备、系统或其一部分。可以以硬件或硬件和软件和/或固件的组合实现这样的控制器。可以要么本地要么远程地集中或分布与任何特定控制器相关联的功能性。当与一系列项目一起使用时，短语“……中的至少一个”意指可以使用所列出的项目中的一个或多个的不同组合并且可以仅需要列表中的一个项目。例如，“A、B和C中的至少一个”包括以下组合中的任一个：A、B、C、A和B、A和C、B和C以及A和B和C。
贯穿该专利文档提供对于其他某些词语和短语的定义。本领域的普通技术人员应当理解，在许多如果不是大部分实例中，这样的定义适于先验使用以及这样定义的词语和短语的未来使用。
附图说明
出于本公开和它的优点的更完整的理解，现在对结合附图取得的以下描述进行参考，其中：
图1图示了根据本公开的示例无线网络；
图2A和2B图示了根据本公开的示例无线发射和接收路径；
图3图示了根据本公开的示例用户设备；以及
图4图示了根据本公开的实施例的全维度多输入多输出(FD-MIMO)通信系统；
图5图示了根据本公开的3GPP LTE物理层处理架构；
图6和7图示了根据本公开的FD-MIMO基站的架构的示例；
图8A、图8B、图9和图10图示了根据本公开的实施例的多天线无线通信系统的多级波束成形架构的示例；
图11图示了根据本公开的实施例的多级波束成形系统中的信道状态信息参考信号(CSI-RS)映射方案；
图12图示了根据本公开的实施例的控制信号虚拟化和多路复用方法；以及
图13图示了根据本公开的实施例的发射器的操作流程。
具体实施方式
下文所讨论的图1到13和描述该专利文档中的本公开的原理所使用的各种实施例仅以说明的方式并且不应当以限制本公开的范围的任何方式进行解释。本领域的技术人员将理解到，本公开的原理可以实现在任何适合地布置的无线通信系统中。
以下文档和标准描述于此并入本公开，好像在本文中充分阐述一样：(i)L.Vuokko、V.-M.Kolmonen、J.Kivinen和P.Vainikainen在COST 273 TD(04)193，Duisburg，2004年所提出的“Results from 5.3GHz MIMO measurement campaign”(在下文中称作“REF1”)；(ii)Alcatel Lucent，Lightradio，在http://www.alcatel-lucent.com/lightradio/(在下文中称作“REF2”)；(iii)Young-Han Nam,Boon Loong Ng,KrishnaSayana,Yang Li,Jianzhong(Charlie)Zhang,Younsun Kim和Juho Lee“Full DimensionMIMO(FD-MIMO)for Next Generation Cellular Technology”IEEE通信杂志，第51卷，第6号，第172、179页，2013年6月(在下文中称作“REF3”)；T.L.Marzetta“Non-cooperativecellular wireless with unlimited numbers of base station antennas”IEEE无线通信学报，第9卷，第11期，第3590-3600页，2010年11月(在下文中称作“REF4”)；Ji-Yun Seol等人的题为“Communication method and apparatus using analog and digital hybridbeamforming”的美国专利申请公开号2013/0301454A1(在下文中称作“REF5”)；和3GPP TS35.211：“Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA)；Physical channelsand modulation”。
下文所讨论的图1到13和描述该专利文档中的本发明的原理所使用的各种实施例仅以说明的方式并且不应当以限制本公开的范围的任何方式进行解释。本领域的技术人员将理解到，本公开的原理可以实现在任何适合地布置的设备或系统中。
图1图示了根据本公开的示例无线网络100。图1中所示的无线网络100的实施例仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用无线网络100的其他实施例。
如图1中所示，无线网络100包括eNodeB(eNB)101、eNB 102和eNB 103。eNB 101与eNB 102和eNB 103通信。eNB 101还与至少一个网际协议(IP)网络130通信，诸如因特网、专有IP网络或其他数据网络。
取决于网络类型，取代“eNodeB”或“eNB”，可以使用其他众所周知的术语诸如“基站”或“接入点”。出于方便的缘故，术语“eNodeB”和“eNB”在本专利文档中被用于以指示提供对远程终端的无线访问的网络基础设施部件。而且，取决于网络类型，取代“用户设备”或“UE”，可以使用其他众所周知的术语诸如“移动站”、“用户站”、“远程终端”、“无线终端”或“用户设备”。出于方便的缘故，术语“用户设备”和“UE”在本专利文档中被使用以指示无线地访问eNB的远程无线设备，UE要么是移动设备(诸如移动电话或智能电话)要么通常被认为是固定设备(诸如台式计算机或自动售货机)。
eNB 102针对eNB 102的覆盖区域120内的第一多个用户设备(UE)提供对网络130的无线宽带访问。第一多个UE包括：UE 111，其可以定位在小企业(SB)中；UE 112，其可以定位在企业(E)中；UE 113，其可以定位在WiFi热点(HS)中；UE 114，其可以定位在第一公寓(R)中；UE 115，其可以定位在第二公寓(R)中；UE 116，其可以是像手机、无线膝上型电脑、无线PDA等等的移动设备(M)。eNB 103针对eNB 103的覆盖区域125内的第二多个UE提供对网络130的无线宽带访问。第二多个UE包括UE 115和UE 116。在一些实施例中，eNB 101-103中的一个或多个可以使用5G、LTE、LTE-A、WiMax或其他高级无线通信技术彼此通信并且与UE 111-116通信。
虚线示出了覆盖区域120和125的近似范围，其仅出于说明和解释的目的被示出为近似圆形。应当清楚理解，与eNB相关联的覆盖区域(诸如覆盖区域120和125)可以具有其他形状(包括不规则形状)，这取决于eNB的配置和与自然障碍物和人工障碍物相关联的无线电环境的变化。
如下文更详细描述的，无线网络100(诸如eNB 101-103)的各种部件支持多级下行链路波束成形架构。
虽然图1图示了无线网络100的一个示例，但是可以对图1做出各种改变。例如，无线网络100可以以任何适合的布置包括任何数目的eNB和任何数目的UE。而且，eNB 101可以与任何数目的UE直接通信并且给那些UE提供对网络130的无线宽带访问。类似地，每个eNB102-103可以与网络130直接通信并且给UE提供对网络130的直接无线宽带访问。而且，eNB101、102和/或103可以提供对其他或附加外部网络(诸如外部电话网络或其他类型的数据网络)的访问。
图2A和2B图示了根据本公开的示例无线发射和接收路径。在以下描述中，发射路径200可以被描述为实现在eNB(诸如eNB 102)中，而接收路径250可以被描述为实现在UE(诸如UE 116)中。然而，将理解到，接收路径250可以实现在eNB中，并且发射路径200可以实现在UE中。在一些实施例中，发射路径200和接收路径250被配置为支持针对多天线无线通信系统的多级下行链路波束成形。
发射路径200包括信道编码和调制块205、串行-并行(S-P)块210、大小为N的快速傅里叶逆变换(IFFT)块215、并行-串行(P-S)块220、添加循环前缀块225和上变换器(UC)230。接收路径250包括下变换器(DC)255、移除循环前缀块260、串行-并行(S-P)块265、大小为N的快速傅里叶变换(FFT)块270、平行-串行(P-S)块275和信道解码和解调块280。
在发射路径200中，信道编码和调制块205接收一组信息位、应用编码(诸如低密度奇偶校验(LDPC)编码)并且调制输入位(诸如利用正交相移键控(QPSK)或正交幅度调制(QAM))以生成频域调制符号的序列。串行-并行块210将串行调制符号转换(诸如去复用)为并行数据以便生成N个并行符号流，其中，N是使用在eNB 102和UE 116中的IFFT/FFT大小。大小为N的IFFT块215对N个并行符号流执行IFFT操作以生成时域输出信号。平行-串行块220转换(诸如复用)来自大小为N的IFFT块215的并行时域输出符号以便生成串行时域信号。添加循环前缀块225将循环前缀插入到时域信号。上变换器230将添加循环前缀块225的输出调制(诸如上变换)到RF频率用于经由无线信道传输。在转换到RF频率之前，还可以在基带处对信号进行过滤。
从eNB 102所发射的RF信号在穿过无线信道之后到达UE 116，并且在UE 116处执行eNB 102处的那些的逆操作。下变换器225将所接收的信号下变换到基带频率，并且移除循环前缀块260移除循环前缀以生成串行时域基带信号。串行-并行块265将时域基带信号转换为并行时域信号。大小为N的FFT块270执行FFT算法以生成N个并行频域信号。平行-串行块275将并行频域信号转换为经调制的数据符号的序列。信道解码和解调块280将经调制的符号解调和解码以恢复原始输入数据流。
eNB 101-103中的每一个可以实现与到UE 111-116的下行链路中的发射类似的发射路径200并且可以实现与来自UE 111-116的上行链路中的接收类似的接收路径250。类似地，UE 111-116中的每一个可以实现用于到eNB 101-103的上行链路中的发射的发射路径200，并且可以实现用于eNB 101-103的下行链路中的接收的接收路径250。
可以仅使用硬件或使用硬件和软件/固件的组合实现图2A和2B中的部件中的每一个。作为特定示例，可以以软件实现图2A和2B中的部件中的至少一些，而可以通过可配置软件或软件和可配置硬件的混合物实现其他部件。例如，FFT块270和IFFT块215可以被实现为可配置软件算法，其中，可以根据实现方案修改大小N的值。
而且，虽然描述为使用FFT和IFFT，但是这仅以说明的方式并且不应当被理解为限制本公开的范围。可以使用其他类型的变换，诸如离散傅里叶变换(DFT)和离散傅里叶逆变换(IDFT)函数。将理解到，变量N的值可以是用于DFT和IDFT函数的任何整数(诸如1、2、3、4等等)，而变量N的值可以是用于FFT和IFFT函数的二的幂的任何整数(诸如1、2、4、8、16等等)。
虽然图2A和2B图示了无线发射和接收路径的示例，但是可以对图2A和2B做出各种改变。例如，可以组合、进一步细分或省略图2A和2B中的各种部件，并且可以根据特定需要添加附加部件。而且，图2A和2B旨在图示可以使用在无线网络中的发射路径和接收路径的类型的示例。任何其他适合的架构可以被用于支持无线网络中的无线通信。
图3图示了根据本公开的示例UE 116。图3中所图示的UE 116的实施例仅用于说明，并且图1的UE 111-115可以具有相同或类似的配置。然而，UE以各种各样的配置出现，并且图3不将本公开的范围限于UE的任何特定实现方案。
如图3中所示，UE 116包括天线305、射频(RF)收发器310、发射(TX)处理电路315、麦克风20和接收(RX)处理电路325。UE 116还包括扬声器330、主处理器340、输入/输出(I/O)接口(IF)345、小键盘350、显示器355和存储器360。存储器360包括基本操作系统(OS)程序361和一个或多个应用362。
RF收发器310从天线305接收由网络100的eNB所发射的传入RF信号。RF收发器310将传入RF信号下变换以生成中频(IF)或基带信号。IF或基带信号发送给RX处理电路325，其通过将基带或IF信号过滤、解码和/或数字化生成经处理的基带信号。RX处理电路325将经处理的基带信号发射给扬声器330(诸如针对语音数据)或主处理器340进行进一步处理(诸如针对网络浏览数据)。
TX处理电路315接收来自麦克风320的模拟或数字语音数据或来自主处理器340的其他传出基带数据(诸如网络数据、电子邮件或交互式视频游戏数据)。TX处理电路315编码、复用和/或数字化传出基带数据以生成经处理的基带或IF信号。RF收发器310从TX处理电路315接收传出的经处理的基带或IF信号并且将基带或IF信号上变换到经由天线305所发射的RF信号。
主处理器340可以包括一个或多个处理器或其他处理设备并且执行存储在存储器360中的基本OS程序361以便控制UE 116的总体操作。例如，主处理器340可以根据众所周知的原理通过RF收发器310、RX处理电路325和TX处理电路315控制前向信道信号的接收和反向信道信号的传输。在一些实施例中，主处理器340包括至少一个微处理器或微控制器。
主处理器340还能够执行驻留在存储器360中的其他处理和程序，诸如用于多天线无线通信系统的多级下行链路波束成形的操作。主处理器340可以如由执行处理所要求地将数据移动到存储器360中或移动出存储器360。在一些实施例中，主处理器340被配置为基于OS程序361或响应于从eNB或操作者所接收的信号，执行应用362。主处理器340还耦合到I/O接口345，其给UE 116提供连接到其他设备(诸如膝上型计算机和手持式计算机)的能力。I/O接口345是这些附件与主控制器340之间的通信路径。
主处理器340还耦合到小键盘350和显示单元355。UE 116的操作者可以使用小键盘350将数据输入到UE 116中。显示器355可以是液晶显示器或能够渲染诸如来自网站的文本和/或至少有限图形的其他显示器。
存储器360耦合到主处理器340。存储器360的一部分可以包括随机存取存储器(RAM)，并且存储器360的另一部分可以包括闪速存储器或其他只读存储器(ROM)。
虽然图3图示了UE 116的一个示例，但是可以对图3做出各种改变。例如，可以组合、进一步细分或省略图3中的各种部件，并且可以根据特定需要添加附加部件。作为特定示例，主处理器340可以被划分为多个处理器，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)和一个或多个图形处理单元(GPU)。而且，虽然图3图示了被配置为移动电话或智能电话的UE 116，但是UE可以被配置为其他类型的移动设备或固定设备。
图4图示了根据本公开的实施例的全维度多输入多输出(FD-MIMO)通信系统。图4中所示的FD-MIMO通信系统400的实施例仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其他实施例。
FD-MIMO通信系统400包括eNB 401和多个UE 411-414。eNB 401包括一个或多个天线阵列403、基带单元405(BBU)和将BBU 405耦合到天线阵列403的通用公共射频接口(CPRI)407。BBU 405通过网际协议(IP)回程420将eNB 401耦合到LTE基础设施。
根据REF1和REF2，垂直地部署天线允许eNB利用仰角域(elevation domain)中的分集(例如通过仰角波束成形)，这实现系统容量(例如，吞吐量)中的多达30％增益。
根据REF3，全维度MIMO(FD-MIMO)已经作为显著地增加系统容量的技术出现。在FD-MIMO(还被称为REF4中的Massive MIMO)中，eNB 401将大量的有源天线元件部署在二维(2D)平面(即，2D有源天线阵列)中，如图4中所图示的。eNB 401可以在水平域和垂直域二者中形成波束(这充分地利用空间分集)并且因此能够支持高阶MU-MIMO。即，在FD-MIMO中，2D有源天线阵列具有许多有源天线元件，并且因此，设计天线虚拟化预编码器W_0以维持宽波束图案是不轻松的。
在一个示例中，eNB 401包括三个天线阵列。每个天线阵列403生成到超过十(10)个UE的高阶MU-MIMO传输。每个天线阵列包括垂直地布置为列的数目(NV)和水平地布置为行的天线的数目(NH)。例如，每个天线阵列403包括布置为八个天线每行和八个天线每列的六十四(64)个天线。六十四个天线形成对应于UE 411的发射波束431。对于每个其他UE412-414而言，六十四个天线形成对应的发射波束432-434。
在LTE或LTE-A中，耦合到eNB的UE 411-414接收控制信息。为了确保宽覆盖，eNB401使用特殊的预编码器(被称为天线虚拟化)控制符号使得来自eNB 401的控制符号的传输具有宽波束宽度。在某些实施例中，天线虚拟化预编码器可以被表达为w0＝[w1，...，wNt].，在该情况下，eNB 401将控制符号
Figure BDA0001061340850000091
发射为
Figure BDA0001061340850000092
信道质量指示器(CQI)预测是与天线虚拟化相关联的挑战。CQI是来自UE的反馈参数，其向eNB通知UE处的总体信噪比(SNR)。CQI影响由eNB所选择的传输方案、调制和编码方法等等。在LTE/LTE-A中，UE通常基于由天线虚拟化所发射的符号导出CQI。数据符号通常由具有窄宽度的波束预编码以减少对非预期UE的干扰。因此，由于预编码差异，因而CQI可以不匹配数据信道的SNR。即，数据信道的预编码与控制信道的预编码不同，因此，基于天线虚拟化的CQI可以不匹配SNR或数据信道。在FD-MIMO系统中，CQI与SNR之间的失配可以是显著的，因为由于阵列中的大量的天线，因而用于数据符号的预编码具有窄得多的波束宽度。作为方案，eNB 410通过基于反馈CQI(或从UE反馈的CQI)估计用于数据信道的SNR来执行CQI预测。
图5图示了根据本公开的3GPP LTE物理层处理架构。REF 6指定图5中的物理层处理架构。3GPP LTE物理层处理架构501接收多个码字505a-b并且输出针对每个所接收的码字的OFDM信号。图5中的处理链的输入多达两个码字，其中，每个码字包括位的序列。通过“加扰”和“调制映射器”块通过处理对每个码字中的位进行加扰和调制。加扰单元510a对码字505a进行加扰并且输出经加扰的码字。调制映射器515a从加扰单元510a接收经加扰的码字输出并且对经加扰的码字进行调制。加扰单元510b和调制映射器515b对码字505b执行与元件510a和515a对码字505a相同的功能。层映射器520从调制映射器515a和515b接收经调制的经加扰的码字并且生成多个层525。更特别地，两个码字的调制符号通过生成多个层(K)的层映射器进行处理。K数目的层中的每层输出给预编码单元530，其生成多个预编码信号(N)。N个预编码的信号中的每一个对应于各自的资源元素映射器535a、b和各自的OFDM信号生成单元540a、b。K数目的预编码的信号被馈送给它们的各自的资源元素映射器和OFDM信号生成块以输出多个天线端口信号(N)。更特别地，每个资源元素映射器535a、b将预编码层接收并且映射到资源块的资源元素。每个OFDM信号生成单元540a和540b将OFDM信号输出给天线端口545。
在3GPP LTE下行链路中，存在三个不同类型的天线端口，包括小区特定参考信号(CRS)天线端口、信道状态信息参考信号(CSI-RS)天线端口和UE特定参考信号(UE-RS)天线端口。对于CRS天线端口而言，N＝1、2或4。对于CSI-RS天线端口而言，N＝1、2、4或8。对于UE-RS天线端口而言，N＝1、2、3、……、8。
图6和7图示了根据本公开的FD-MIMO基站的架构的示例。图6图示了使用CPRI接口的FD-MIMO基站的架构。图7图示了另一FD-MIMO基站的架构，其是其中集成了调制解调器和RF单元的集成基站。图6和7中所示的FD-MIMO基站架构600和700的实施例仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其他实施例。
为了支持大量的天线端口，总体系统复杂性增加。基带与RF单元之间的多个流、OFDM调制和接口的预编码的复杂性与系统中的天线的数目成比例地增加。复杂性使支持大量的天线端口的系统成本过高。通过CPRI接口615耦合到彼此的
在图6中所示的示例中，FD-MIMO基站架构600包括数据单元(DU)605和远程无线电头端(RRH)610。在某些实施例中，DU 605定位在塔的底部，RRH 610定位在塔的顶部，并且CPRI 615从塔的顶部运行到底部以将DU 605连接到RRH 610。在某些实施例中，DU 605定位在远离RRH 610的数千米处，并且CPRI 615从塔的顶部的RRH 610运行以连接到DU 605。DU605处理基带信号620的K个流(或层)。在MIMO配置中基带信号620可以来自多个用户或来自多个层。DU 605包括预编码块630和N个IFFT块640。预编码块630执行频域中的频域波束成形以通过使用N个天线端口对抗针对K个流的多径衰落。频域波束成形的示例包括频率选择性波束成形、频率依赖波束成形和窄带预编码。在各种实施例中，频率预编码可以跨越频率变化(频率选择性)或对于整个分配带宽(频率平坦或宽带)保持相同。更特别地，预编码块630从K个流接收K个基带信号并且输出N个频域信号635。IFFT块640通过执行IFFT操作将频域信号635转换为时域信号645。每个IFFT块640执行资源元素映射(其执行IFFT操作)并且将循环前缀(CP)添加到从DU 605所输出的时域信号645。IFFT块640可以被称为“OFDM调制单元”。CPRI接口615将具有CP的时域信号携带到RRH 610以用于下行链路传输。CPRI接口615包括携带基带信号的高速光纤接口。
RRH 610处理针对N个分离的传输路径的N个时域信号645。更特别地，RRH 610输出N个波束。RRU 610包括N个数字-模拟转换器(DAC)650、N个射频(RF)链660和N个功率放大器670和N个天线680。DAC 650将数字时域信号645转换为模拟RF信号655。每个RF链660将信号输出给对应的功率放大器670和用于对应的天线680的天线端口。
FD-MIMO基站的架构700与FD-MIMO基站的架构600类似。FD-MIMO基站的架构700不包括CPRI接口615。例如，IFFT块640将时域信号645直接输出到DAC 650中。在某些实施例中，FD-MIMO基站的架构700的部件非常接近于彼此布置并且不因为塔高而分离。
在图6和7中，根据等式1-3测量每个系统架构600和700的复杂性，其中，N是天线端口的数目，K是流的数目，L是数据资源元素的数目并且G是保护资源元素的数目。在等式1中，预编码包括(N×K)和(K×L)的矩阵乘法，等式2涉及IFFT。等式3涉及通过CPRI接口或其他数字接口的数据流量。通过CPRI接口的预编码、IFFT和数据流量的复杂性与天线端口的数目N成比例。当N较大时，系统是成本过高的。
Complexity＝O(N×K×L) (1)
Complexity＝O((L+G)×log2(L+G)×N) (2)
Complexity＝N×(L+G)个采样每OFDM符号(3)
图8A、8B、9和10图示了根据本公开的实施例的多天线无线通信系统的多级波束成形架构的示例。图8A-10中的多级波束成形架构中的每一个包括通过将K个所接收的数据流(层)从频域转换到时域而同时形成M个独立预编码输出流的频域级，其中，K小于或等于M。而且，图8A-10中的多级波束成形架构中的每一个包括通过转换M个所接收的独立预编码输出流同时发射来自N个发射器RF链的信号的时域级，其中，N大于M。图8A图示了多天线无线通信系统的多级波束成形的示例，所述多天线无线通信系统包括用于时域级中的共同控制信号和CSI-RS的天线虚拟化。图8B图示了多天线无线通信系统的多级波束成形的示例的集成基站单元，所述多天线无线通信系统包括用于时域级中的共同控制信号和CSI-RS的天线虚拟化。图9图示了多天线无线通信系统的多级波束成形的另一示例，所述多天线无线通信系统包括频域级中的共同控制信号的天线虚拟化和时域级中的CSI-RS的天线虚拟化。图10图示了多天线无线通信系统的多级波束成形的示例，所述多天线无线通信系统包括用于频域级中的共同控制信号和CSI-RS的天线虚拟化。用于多天线无线通信系统的多级波束成形架构包括波束成形的至少两级。图8A、图8B、图9和图10中所示的架构800、801、900和1000的实施例仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其他实施例。
例如，可以在宏基站中实现图8A-10中的多级波束成形架构中的每一个，所述宏基站包括将频域级连接到时域级的CPRI接口。作为另一示例，图8A-10中的多级波束成形架构中的每一个可以实现在集成基站中，其中，数据单元和天线单元组合在一个单元中，其包括频域级与时域级集成以形成不包括CPRI接口的单个系统。可以在FD-MIMO基站中实现图8A-10中的多级波束成形架构。
图8A示出了用于蜂窝下行链路系统的两级波束成形(预编码)。在多级波束成形架构800中，在虚拟化之后在时域中多路复用PBCH、PDCCH、PSS/SSS和基于CRS的PDSCH的CRS、CSI-RS和对应的信道。在图8A中，多级波束成形架构800包括通过CPRI接口815耦合到彼此的数据单元(DU)805和远程无线电头端(RRH)810。在某些实施例中，DU 805定位在塔的底部，RRH 810定位在塔的顶部，并且CPRI 815从塔的顶部运行到底部以将DU 805连接到RRH810。在某些实施例中，DU 805定位在远离RRH 810的数千米处，并且CPRI 815从塔的顶部的RRH 810运行以连接到DU 805。DU 805执行波束成形的级，并且RRH 810执行波束成形的另一级。
例如，DU 805实现第一级是频率选择性波束成形级，其中，K个数据流(层)由频率选择性预编码矩阵预编码。而且，在第一级中，将频域采样转换到时域。第二级是时域宽带波束成形级，其中，第二级波束成形模块(即，RRH 810)处理M个时域信号。在第二级中，天线虚拟化模块865将公共信号(例如，小区特定参考信号(CRS)、CSI-RS、物理下行链路控制信道(PDCCH)、物理广播信道(PBCH)和PSS/SSS)和CRS-PDSCH映射到波束图案中(例如，宽波束图案或窄波束图案)以使得公共信号可以被用于覆盖小区。这些公共信号和CRS-PDSCH添加到N个波束成形的时域数据信号中。
DU 805包括波束成形控制块825、预编码块830、M数目的IFFT块840、公共信号IFFT块840a和840b。波束成形控制块825基于上行链路预编码矩阵指示器(PMI)和/或从UE或多个UE所接收的信道状态信息参考信号(CSI-RS)，生成波束成形控制信号826-827。波束成形控制块825将控制信号826发送给预编码块830并且将另一控制信号827发送给RRH 810。波束成形控制信号826向频域预编码块830指示将被施加到K个数据流820的频率选择性预编码矩阵。波束成形控制信号827向时域宽带波束成形块890指示宽带预编码矩阵Q，或者一组指示器可以被用于重建Q以施加到输入到时域宽带波束成形块890的M个流845。更特别地，CPRI 815将波束成形控制信号827从DU 805携带到RRH 810。下文参考图12更具体地描述宽带预编码矩阵Q。
频率选择性预编码块830从要么K个单独的用户要么多个用户的多个层的任何组合接收用户数据的K个流(层)820。每个流包括与用户数据组合的至少一个用户设备参考信号(UE-RS)。例如，流(Stream_1)可以包括与来自第一UE 411的数据信号组合的来自第一UE411的UE-RS。来自第一UE 411的数据信号与UE-RS相关联。频域预编码块830通过施加频率选择性预编码矩阵诸如{Pf:f＝0,1,…,F}将K个数据流820变换为M个独立预编码输出流832，其中，下标f是指子带索引，其中，系统带宽被划分为F个子带。
M个IFFT块840将M个流832映射到频域中的资源元素。更特别地，IFFT块840被配置为根据资源元素映射将M个预编码输出流中的相应一个映射到多个用户设备，并且通过M个离散傅里叶逆变换(IFFT)将M个流820变换为时域信号。IFFT块840将循环前缀(CP)添加到相应的预编码流作为保护间隔。更特别地，IFFT块840接收M个独立预编码的频域信号835并且通过CPRI接口815将时域采样的M个流845输出给RRH 810。时域采样的M个流845还被称为OFDM时域信号。数据单元与远程无线电头端之间的接口携带时域信号的M个流。
公共信号IFFT块840a和840b接收公共信号，诸如CRS、PSS/SSS、PBCH、PDCCH和CRS-PDSCH。与IFFT块840类似，公共信号IFFT块840a将公共信号映射到资源元素，通过执行IFFT操作将所接收的公共信号转换为时域信号的流845a-b。即，公共信号(CRS、PSS/SSS、PBCH、PDCCH)和CRS-PDSCH映射到资源元素并且转换为时域信号的NCRS(在图8A中示出为NCRS＝2)个流845a-b。NCRS流845a-b通过CPRI接口单独地携带并且然后使用宽波束移相器虚拟化。在某些实施例中，IFFT块840a和840b与IFFT块840相同。IFFT块840、840a和840b可以被称为“OFDM调制单元”。
RRH 810包括N个数字-模拟转换器(DAC)850、N个射频(RF)链860、天线虚拟化模块865和N个功率放大器870、多个天线880和时域宽带波束成形块890。即，RRH 810包括N个发射流，并且每个发射流包括一个DAC 850、一个RF链860和一个功率放大器870。每个发射流(还被称为“发射器链”或“发射器RF链”)连接到至少一个物理天线。因此，RRH 810中的物理天线880的数目可以等于发射流的数目N。单个发射流可以连接到多个物理天线，并且在该实施例中，RRH 810中的物理天线的数目可以大于发射流的数目N。DAC 850将数字时域信号845转换为模拟RF信号855。每个RF链860将信号输出给对应的功率放大器870和对应的物理天线880。物理天线880中的每一个同时发射信号，其在空中一起形成控制信道信息的广播宽波束和数据信息的多个用户特定下行链路窄波束。图12的右边示出了这些同时发射的多个用户特定数据窄宽度波束连同控制广播宽波束。
作为输入，时域宽带波束成形块890接收来自CPRI 815的时域采样845和来自波束成形控制块825的波束成形控制信号827。时域宽带波束成形块890使用数字移相器(例如，乘法器或无乘法CORDIC函数)以形成时域采样845的N个流，其中，N是独立RF链的数目。时域宽带波束成形块890将宽带预编码矩阵Q乘以M个输入信号845并且生成N个预编码的输出信号895。时域宽带波束成形块890基于波束成形控制信号827，确定宽带预编码矩阵Q。在某些实施例中，时域宽带波束成形块890存储多个宽带预编码矩阵Q，每个所存储的宽带预编码矩阵Q对应于索引。响应于接收到指示索引的波束成形控制信号827，时域宽带波束成形块890选择使用对应于所接收的索引的宽带预编码矩阵Q进行预编码。在某些实施例中，时域宽带波束成形块890被配置为接收包括所选择的宽带预编码矩阵Q的波束成形控制信号827并且使用所接收的宽带预编码矩阵Q进行预编码。在某些实施例中，响应于接收到包括用于重建宽带预编码矩阵Q的一组指示器的波束成形控制信号827，时域宽带波束成形块890使用该组指示器重建宽带预编码矩阵Q，并且使用经重建的宽带预编码矩阵Q进行预编码。
基站可以基于预编码矩阵指示器(PMI)反馈或上行链路探测来确定频域预编码矩阵{Pf:f＝0,1,…,F}和宽带预编码矩阵Q。例如，波束成形控制块825设立预编码矩阵{Pf:f＝0,1,…,F}和Q。当基站选择施加{Wf:f＝0,1,…,F}的MU-MIMO预编码时，基站确定满足用于每个子带f的条件Wf＝QPf的{Pf:f＝0,1,…,F}和Q。更特别地，频率选择性预编码块830基于控制信号826来确定预编码矩阵{Pf:f＝0,1,…,F}，并且时域宽带波束成形块890基于控制信号827来确定宽带预编码矩阵Q。
RRH 810生成数目NCSI-RS的时域信道状态信息参考信号(CSI-RS)，其中，可以通过要么DU 805要么RRH 810对CSI-RS的资源元素映射的序列进行配置。天线虚拟化模块865接收NCSI-RS个时域CSI-RS信号。
RRH 810通过首先生成CSI-RS序列、然后将CSI-RS序列映射到频域中的资源元素并且然后施加OFDM信号生成(IFFT，+CP)来构建时域CSI-RS。最后，天线虚拟化模块865将CSI-RS特定天线虚拟化预编码施加到NCSI-RS时域CSI-RS信号以上生成N个虚拟化CSI-RS信号。天线虚拟化模块865通过施加CSI-RS特定天线虚拟化预编码可以生成宽波束宽度CSI-RS、窄波束宽度CSI-RS或宽波束宽度CSI-RS和窄波束宽度CSI-RS的混合。即，N个虚拟化CSI-RS信号可以包括宽波束宽度虚拟化CSI-RS信号和窄波束宽度虚拟化CSI-RS信号的宽、窄或二者。N个虚拟化CSI-RS信号添加到N个输出数据信号895以形成N个组合的信号。组合的信号然后通过DAC 850、RF链860和功率放大器870处理并且通过天线880空中发射。
为了支持公共控制信号(诸如PBCH、CRS、PDCCH、PSS和SSS)的宽波束宽度，DU 805级包括将公共控制信号转换到时域的分离的路径。DU 805的某些实施例包括数目NCRS的CRS端口，例如超过一个CRS端口。例如，两个CRS端口使用在图8A的DU 805中。CPRI 815将公共控制信号的时域信号845a-b携带到RRH 810。天线虚拟化模块865映射用于N个发射流的两个流845a-b。即，天线虚拟化模块865将公共控制信号特定天线虚拟化预编码接收并且施加到NCRS时域公共控制信号845a-b，以便生成N个虚拟化公共共同控制信号。天线虚拟化模块865通过施加公共控制信号特定天线虚拟化预编码可以生成宽波束宽度CRS和与CRS相关联的宽波束宽度公共控制信道。N个虚拟化公共控制信号包括宽波束宽度CRS和与CRS相关联的宽波束宽度公共控制信道。更特别地，天线虚拟化模块865输出N个虚拟化控制信号866，其包括与N个虚拟化CSI-RS信号组合的N个虚拟化公共控制信号。虚拟化控制信号866添加到输出数据信号895，并且在N个发射器链上发射组合的信号。
与FD-MIMO基站架构600或700相比较，多级波束成形架构800、900和1000每个提供可比较的系统性能。作为示例，在K＝1单流情况下，所发射的信号采样分组为大小Nc的块。特别地，在不损失一般性的情况下，考虑大小Nc的块如下：s＝[s1 s2 … sNc]，其中，s是数据流。
大小Nc的数据流820穿过M×1频率选择性预编码器830wi，其中，wim是预编码向量wi的第m个条目(即，wi＝[wi1 wi2 ... wiM]T。预编码器830的输出是X:＝[w1s1 w2s2 ...wNcsNc]，其具有M×Nc的维度。矩阵X的第m行被定义为xm＝X(m,:)。在串行-并行转换之后，第m个快速傅里叶逆变换(IFFT)操作的输入是向量
Figure BDA00010613408500001710
IFFT操作的输出由针对m＝1,...M,的
Figure BDA0001061340850000171
给定，其中，F表示大小Nc的离散傅里叶变换(DFT)矩阵并且H表示矩阵的厄密共轭。列向量tm的第i个条目被定义为
Figure BDA0001061340850000172
和tmi。定义ci＝[t1i t2i ... tMi]T。对于每个时间点i而言，向量ci由N×M时域预编码矩阵Q预编码，并且时域预编码器的输出由Qci给定，其是N×1列向量。定义pni＝Q(n,:)ci和pn＝[pn1 pn2 ... pnNc]T。附加有循环前缀(CP)，在第n个发射天线上发射数据流{pni}的序列。数学地，在CP插入之后，所发射的块可以写作
Figure BDA0001061340850000173
并且然后在串行-并行转换之后在(L+1)抽头多路径信道hn＝[hn(0)...hn(L)]上发射。在接收器端处，首先移除CP并且因此从第n个发射天线所接收的信号yn可以写作
Figure BDA0001061340850000174
其中，
Figure BDA0001061340850000175
是Nc×Nc循环矩阵并且第(k，l)个条目由hn((k-l)modNc)给定。通过定义，向量pn可以重写为等式(4)
Figure BDA0001061340850000176
在接收器处，FFT矩阵的输出由等式(5)给定：
Figure BDA0001061340850000177
其中，Λn是具有对角项
Figure BDA00010613408500001711
的NC×NC对角矩阵，其中i＝1，...，Nc.。在副载波i处，所接收的信号yi由等式(6)给定：
yi＝[H1(i) H2(i) ... HN(i)]Qwisi. (6)
对于宽带波束成形矩阵Q的示例选择是
Figure BDA0001061340850000179
预编码向量wi的适当的设计需要确保总体预编码器的恒模特性。在这种情况下，Q矩阵中的所有元素是数字移相器。可以通过复数乘法算术单元或通过使用例如无乘法器CORDIC函数中的低复杂性旋转逻辑实现这些数字移相器。
如上文所描述的，根据本公开的实施例的eNB执行CQI预测，例如，波束成形控制块825可以实现CQI预测。eNB 410实现链路适配方法，以用于预测在执行调制和编码方案(MCS)选择中将由eNB 401使用的发射器(TxCQI)处所估计的下行链路信号干扰噪声比(SINR)(还被称为信号噪声干扰比(SNIR))或信道质量信息。eNB 401通过使用上行链路探测参考信号(SRS)和用于Tx CQI预测的反馈CQI实现链路适配方法。
作为示例，eNB实现用于具有单个发射天线(1-Tx天线UE)的UE的单用户MIMO(SU-MIMO)的Tx CQI预测方法。Tx CQI预测还可以被称为下行链路SINR预测。在1-Tx天线UE、TxCQI预测方法的情况下，具有UE索引k的UEk接收利用天线虚拟化(w0)接收下行链路信号(yk)。UEk接收的下行链路信号可以通过以下等式(7)表达：
yk＝hkw0s0+nk对于k＝1，……，K (7)
其中，hk是用于UEk的信道方向向量，其在利用由UE的单个发射天线所发射的SRS的eNB处估计。而且，s0是传输符号，并且nk是UEk接收器处的噪声。UEk将反馈CQI(ρ0k)反馈到eNB，并且在该示例中，反馈CQI(ρ0k)等于在1-Tx天线UE处所估计的对应的SINR，如由下文等式(8)所表达的。
Figure BDA0001061340850000181
其中，
Figure BDA0001061340850000182
是接收器噪声方差，其对于eNB是未知的。当代替天线虚拟化预编码器(w0)应用用户特定预编码器wk时，根据下文等式(9)表达用于数据符号的下行链路Tx SINRρk。
Figure BDA0001061340850000183
当eNB经由SRS信道估计知悉信道方向向量hk时，eNB可以根据等式(10)中表达的关系获得用于数据信道(或Tx CQI)的SINR：
Figure BDA0001061340850000191
其中，ρ0k是反馈CQI，w0是天线虚拟化预编码器；并且wk是用户特定预编码器wk。一旦eNB获得Tx CQI，则eNB可以使用用于链路适配的Tx CQI，例如用于确定针对UE的MCS。因此，如果不存在MU-MIMO传输，则用于1-Tx天线UE的SU-MIMO的Tx CQI预测方法正常工作，这实现10％归一化预测误差。在MU-MIMO的情况下，CQI预测更加困难。
作为另一示例，eNB实现用于具有一个CQI和一个SRS的1-Tx天线UE的多用户MIMO(MU-MIMO)的Tx CQI预测方法。在该示例中，eNB实现预测用于MU-MIMO传输的SINR的方法，其中，当UE发射单个SRS并且反馈一个CQI时，每UE发射单层信息。在该示例中，Tx CQI预测方法包括：基于特定或指定映射，将CQI映射到SINR(ρ0)中；基于一个SRS，获得信道估计，其中，下行链路SNR与使用SRS所估计的上行链路SNR不同；并且基于SRS信道估计，重建SINR或MU-CQI。更特别地，在该示例中，SRS可以通过等式(11)表达：
SRS＝μ1l1 (11)
其中，h1对于一个发射天线和对于Nr个接收天线是1×Nr归一化信道方向向量，并且μ1是与针对UEl的该信道相关联的功率，即UE具有l的UE索引。CQI失配使得下行链路信道SNR或下行链路信道功率与利用SRS估计的上行链路SNR不同。而且，在该示例中，eNB基于SRS信道估计，重建或重新计算SINR或MU-CQI。
在其中eNB实现对于具有一个CQI和一个SRS的1-Tx天线UE的多用户MIMO(MU-MIMO)的Tx CQI预测方法的示例中，在UEl的接收器处，可以使用以下等式(12)预测多用户SINR：
Figure BDA0001061340850000192
在等式(12)中，M表示具有基数L的一组共同调度的UE，P表示eNodeB处的总发射功率，
Figure BDA0001061340850000193
表示UEl处的噪声功率，并且wl表示对于第l个UE的预测向量。在该示例中，UE计算它的SINR(CQI)和eNB采用与总发射功率P共轭波束成形的基础。即，UEl的预编码向量等于
Figure BDA0001061340850000204
其中，H表示厄密共轭操作。UE根据以下等式(13)计算单用户SINR(或反馈CQI)：
Figure BDA0001061340850000201
在共轭波束成形的情况下，eNB实现对于具有一个CQI和一个SRS的1-Tx天线UE的多用户MIMO(MU-MIMO)的Tx CQI预测方法或MU-SINR预测方法。eNB使用以下等式(14)计算MU-SINR。
Figure BDA0001061340850000202
在等式(14)中，通过定义，相关系数ρli根据等式(15)表达。
Figure BDA0001061340850000203
一旦eNB已经计算或获得L个Tx CQI，针对L个MU-MIMO UE中的每一个的Tx CQI，则eNB使用用于链路适配的Tx CQI，例如，用于确定对于参与MU-MIMO传输的每个UE的MCS。
作为另一示例，eNB实现用于具有两个具有一个CQI和两个SRS的发射天线(2-Tx天线UE)的UE的单用户MIMO(SU-MIMO)的Tx CQI预测方法。在该示例中，eNB实现预测用于SU-MIMO传输的SINR的方法，其中，当2-Tx天线UE发射两个SRS并且反馈一个CQI时，eNB发射两层信息。在该示例中，Tx CQI预测方法包括：基于指定映射，将CQI映射到SINR中；基于SRS，获得信道估计；其中，下行链路SNR或功率与上行链路SNR或功率不同；基于SRS信道估计，重建或重新计算SINR或CQI；以及通过使用SRS的信道估计和预测CQI值来估计下行链路信道系数向量。更特别地，在该示例中，两个天线的SRS可以通过等式(16)和(17)表达：
SRS1＝μ1h1 (16)
SRS2＝μ2h2 (17)
其中，hi＝[h1i h2i](对于2个发射天线)或hi＝[h1i h2i h3i h4i]表示归一化信道方向向量，并且μi表示与该信道相关联的功率，其在Tx CQI预测方法的获得步骤中是未知的。CQI失配使得下行链路信道SNR或下行链路信道功率与上行链路SNR不同。
在其中eNB实现对于具有一个CQI和两个SRS的2-Tx天线UE的SU-MIMO的Tx CQI预测方法的示例中，eNB通过使用以下等式(18)和(19)计算SINR每副载波每天线来重建SINR：
Figure BDA0001061340850000211
Figure BDA0001061340850000212
在等式(18)和(19)中，“int var”表示UE的干扰加上噪声功率的估计，并且干扰可以包括小区间干扰。
在其中eNB实现对于4-Tx天线UE的SU-MIMO的Tx CQI预测方法的示例中，eNB通过使用以下等式(20)、(21)和(22)计算SINR每副载波每天线来重建SINR：
Figure BDA0001061340850000213
Figure BDA0001061340850000214
SINRrx(i)＝Average([SINRrx(i)，l，SINRrx(i)，2]) (22)
在等式(20)、(21)和(22)中，Average()是跨分配资源元件的总数对SINR进行平均的函数。平均SINR是单个SINR值，其特征是分配资源元素中发射的分组的帧误码率。例如，Average()可以是有效指数SNR映射(EESM)函数，其通过定义根据以下等式(23)定义。
Figure BDA0001061340850000216
在等式(23)中，X：＝[X1，...，XN]和λ表示与MCS阶有关的参数。MCS阶的示例分别包括用于QPSK、16QAM和64QAM的2、4和6。
在其中eNB实现对于具有一个CQI和两个SRS的2-TX天线UE的SU-MIMO的Tx CQI预测方法的示例中，eNB通过使用以下等式(24)计算SINR每副载波来重建SINR：
SINRsc＝SINRrx(1)+SINRrx(2) (24)
在其中eNB实现对于具有一个CQI和两个SRS的2-Tx天线UE的SU-MIMO的Tx CQI预测方法的示例中，eNB通过获得针对每个UE的总体预测的SINRρ1(Tx CQI)来重建SINR。而且，在该示例中，eNB使用SRS和所预测的CQI值的信道估计来估计下行链路信道系数向量，其中，所预测的CQI值通过归一化信道向量h乘以缩放因子μ表达。即，所预测的CQI值被表达为μh，其中，μ是下行链路功率和上行链路功率的比，并且其中，μ根据等式(25)计算：
Figure BDA0001061340850000221
图8B，多级波束成形架构801包括如实现在集成基站单元中的架构800的部件。
图9图示了对于多天线无线通信系统的多级(例如，两级)波束成形架构的另一示例。在多级波束成形架构900中，CSI-RS端口的数目可以不同于(例如，大于)CRS端口的数目。多级波束成形架构900在时域中多路复用CSI-RS，但是为了保持复杂性低，在频域中多路复用PBCH、PDCCH、PSS/SSS和基于CRS的PDSCH的CRS和对应的信道。多级波束成形架构900包括通过CPRI接口915耦合到彼此的数据单元(DU)905和远程无线电头端(RRH)910。DU 905包括波束成形控制块925、预编码块930、数目M个资源元素映射器941、数目NCRS个资源元素映射器(包括公共信号资源元素映射器941a和CRS-PDSCH资源元素映射器941b)、公共信号天线虚拟化模块937和数目M个IFFT模块940。DU 905还包括数目M个加法器939，并且每个加法器939将天线虚拟化公共信号之一添加到RE映射流的相应一个并且将组合的信号输出给相应的IFFT块940。IFFT块940可以被称为“OFDM调制单元”。波束成形控制块925基于所接收的PMI和/或CSI，生成波束成形控制信号926-927。RRH 910从DU 805接收M个时域信号945和波束成形控制信号927，并且生成CSI-RS信号。RRH 910包括N个数字-模拟转换器(DAC)950、N个射频(RF)链960、CSI-RS天线虚拟化模块965和N个功率放大器970、N个天线980和时域宽带波束成形块990。CSI-RS天线虚拟化模块965将CSI-RS信号映射到波束图案中以使得可以跨越整个小区发射CSI-RS信号。RRH 910还包括数目N个加法器967，并且每个加法器967将N个天线虚拟化CSI-RS信号之一添加到N个时域宽带波束成形流995的相应一个，并且将组合的信号输出给相应的DAC 950。
在某些实施例中，资源元素映射器941a和941b与资源元素映射器941相同。而且，注意，图9中的部件920、925、930、935、950、960、970、980和990可以与图8A中的对应的部件820、825、830、835、850、860、870、880和890相同或类似。图9中的这些部件可以以与图8A中的对应的部件相同或类似的方式操作。
在图9中，在频域中多路复用公共信号(例如，小区特定参考信号(CRS)、CSI-RS、PDCCH、PBCH和PSS/SSS)和CRS-PDSCH，并且通过比较，在时域中映射图8A中的CRS-PDSCH和公共信号。通过多路复用频域中的公共信号和CRS-PDSCH(例如，在DU 805中)，多级波束成形架构900节省(或不使用)多级波束成形架构800用于将来自DU 805的公共信号和CRS-PDSCH发射给RRH 810的两个(或NCRS个)CPRI接口。更特别地，在RE映射940和OFDM信号生成块处理公共信号和CRS-PDSCH之后，多级波束成形架构900多路复用频域中的公共信号和CRS-PDSCH。例如，CPRI915携带来自M个IFFT块940的数据流量，但是CPRI 815携带来自NCRS+MIFFT块840和840a-b的数据流量845和共同控制信道信息845a-b。
多级波束成形架构900提供数个技术优点。例如，减少频域处理；减少IFFT块的数目(例如，少NCRS个IFFT块)；减少基带单元(例如，DU)与RF单元(例如，RRH)之间的数据量；并且在不使用任何RF移相器的情况下，可以在数字域中实现时域波束成形操作。
图10图示了用于多天线无线通信系统的多级(例如，两级)波束成形架构的示例。在多级波束成形架构1000中，在虚拟化之后在频域中多路复用PBCH、PDCCH、PSS/SSS和基于CRS的PDSCH的CRS、CSI-RS和对应的信道。即，多级波束成形架构1000减少与时域中的插入信号相关联的潜在问题和复杂性。多级波束成形架构1000包括通过CPRI接口1015耦合到彼此的数据单元(DU)1005和远程无线电头端(RRH)1010。DU 1005包括波束成形控制块925、频率选择性预编码块1030、数目M个加法器1039、公共信号天线虚拟化模块1037、数目M个IFFT块1040和数目M个循环前缀模块1042。每个加法器1039将M个天线虚拟化公共信号之一添加到M个频率预编码流的相应一个并且将组合的信号输出给相应的IFFT块1040。IFFT块1040对M个组合的信号执行IFFT过程并且将时域信号1047输出给循环前缀模块1042。IFFT块1040可以被称为“OFDM调制单元”。循环前缀模块1042将循环前缀添加到时域信号1047并且通过CPRI接口1015将数目M个OFDM时域信号1045输出给时域宽带波束成形块1090。波束成形控制块1025基于所接收的PMI和/或CSI，生成波束成形控制信号1026-1027。RRH 1010从DU 1005接收M个时域信号1045和波束成形控制信号1027。在该示例中，DU 1005生成输入到天线虚拟化模块1037的CSI-RS信号。RRH 1010包括N个数字-模拟转换器(DAC)1050、N个射频(RF)链1060、数目N个加法器1067和N个功率放大器1070、N个天线1080和时域宽带波束成形块1090。
注意，图10中的部件1020、1025、1030、1035、1050、1060、1070、1080和1090可以与图8A中的对应的部件820、825、830、835、850、860、870、880和890相同或类似。图10中的这些部件可以以与图8A中的对应的部件相同或类似的方式操作。注意，图10中的部件1037可以与图9中的对应的部件937相同或类似。图10中的这些部件可以以与图9中的对应的部件相同或类似的方式操作。
图11图示了根据本公开的实施例的多级波束成形系统中的CSI-RS映射方案。可以实现CSI-RS映射方案1100，其中，第一波束成形级(诸如DU 905)和第二波束成形级(诸如RRH 910)布置在同一处理单元中，如图9的多级波束成形架构900中所示。图11中所示的CSI-RS映射方案1100的实施例仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其他实施例。
在频分复用系统(例如，频分双工(FDD)系统)中，UE(例如，UE 411)在子带f处反馈PMI预编码器：eNB(例如，eNB 401)计算宽带预编码矩阵Q和频域预编码矩阵Pf，使得对于每个子带f而言，Wf＝QPf。在CSI-RS映射中，基线被定义为CSI-RS每CSI-RS AP。备选方案通过水平CSI RS映射和垂直CSI RS映射定义，其要求NV+NH个CSI-RS信号的数目等于天线(NV)每列的数目和天线每行的数目(NH)的和。
在时分复用系统中(例如，时分双工(TDD)系统)中，eNB(例如，eNB 401)确定Wf，并且单个CSI-RS是足够的。
如图11中所示，CSI-RS映射方案1100包括频率选择性预编码块1130、多个资源元素映射器1135、多个OFDM信号生成模块1140、时域宽带波束成形块1190、数目N个加法器1167和数目N个CSI-RS天线虚拟化模块1165。注意，图11中的部件1130、1135、1140、1190、1167和1165可以与图9中的对应的部件930、941、940、990、967和965相同或类似。图11中的这些部件可以以与图11中的对应的部件相同或类似的方式操作。
更特别地，CSI-RS映射方案1100从UE(例如，UE 411)的天线端口(AP)接收资源信号(RS)的多个层1120。
频率选择性预编码器1130通过施加频率选择性预编码矩阵Pf对层1120进行预编码。对于每个所接收的层1120而言，频率选择性预编码器1130将预编码的频域信号输出给相应的资源元素映射器1135。
每个资源元素映射器1135符合相应的OFDM信号发生器1140。每个资源元素映射器1135将所接收的层1120映射到资源元素，并且对应的OFDM信号发生器1140使用RE映射层输出用于M个天线端口的天线端口信号1145。
当发射流的数目(N)大于OFDM信号的数目(M)时(即，N＞M)，第二级预编码块1190将宽带预编码矩阵Q乘以M个输入信号1145并且生成N个输出信号1195。
CSI-RS映射方案1100包括数目N个加法器1167，每个加法器对应于相应的所接收的层1120。每个加法器1167将N个天线虚拟化CSI-RS信号之一接收并且添加到N个时域宽带波束成形层1195的相应一个，并且将组合的信号输出给相应的CSI-RS天线虚拟化模块1165。
图12图示了根据本公开的实施例的控制信号虚拟化和多路复用方法。可以在图9-10的多级波束成形架构中实现控制信号虚拟化和多路复用方法1200。控制信号虚拟化和多路复用方法1200设计CRS虚拟化系数，其与时域宽带预编码的组合的效应创建宽波束宽度。图12中所示的过程1200的实施例仅用于说明。在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其他实施例。
在该特定示例中，利用频域中的数据信号对控制信号进行虚拟化和多路复用，其减少所需要的CPRI接口的数目和IFFT模块的数目。在图9-10中，映射两个CRS端口，这产生天线端口处的宽波束宽度信号。可以以类似的流程处理其他控制信号，诸如PDCCH、PBCH、PSS、SSS以及依赖于CRS的PDSCH。当从N个发射流和多个物理天线980、1080发射时，映射到宽波束宽度信号的控制信号形成广播宽波束1205。
而且，在图9-10中，映射K个数据流920、1020，这产生天线端口处的多个窄波束宽度信号。当从N个发射流和多个物理天线980、1080发射时，用户特定数据的窄波束宽度信号形成窄波束1220-1227(a1和a2)。用户特定数据波束，1220-1227的窄宽度增加接收器UE处的信噪比。
项pcrs,0和pcrs,1表示对于CRS端口0和CRS端口1的两个频域虚拟化长度M向量，其中，pcrs,i＝[p1i,p2i,…,pMi]对于i＝0，1。在IFFT处理和添加CP之后，等式(26)定义信号：
Figure BDA0001061340850000261
项Scrs,i表示CRS RE。在整个频带中的所有CRS RE在乘以数据流j之前将乘以同一系数的意义上，项pcrs,i是宽带预编码器。因此，IFFT操作不改变应用到CRS RE的有效预编码(即，对于CRS RE而言，可以提取出公共系数)。在IFFT操作之后，确定项Scrs,i。IFFT是每天线所执行的线性操作。等式(27)表达时间采样中的CRS信号(与其他信号混合)：
Figure BDA0001061340850000262
在某些实施例中，虚拟化向量被表达为pcrs,i＝[p1i,p2i,…,pMi]，使得
Figure BDA0001061340850000263
具有宽波束宽度。
图13图示了根据本公开的实施例的发射器的操作流程。图13例示了用于操作基站或多级波束成形电路的方法。
参考图13，在步骤1301中，发射器在频域中进行波束成形。即，发射器通过将K个数据流转换为M个输出流执行波束成形。在本文中，发射器针对波束成形施加频率选择性预编码矩阵。
在步骤1303中，发射器在时域中进行波束成形。在本文中，发射器施加用于波束成形的宽带预编码矩阵。即，发射器通过将M个OFDM信号转换为N个信号执行波束成形。特别地，发射器通过将M个输出流变换为M个OFDM信号生成M个OFDM信号，并且将M个OFDM信号转换为N个信号。在各种实施例中，M个OFDM信号可以包括虚拟化公共控制信号和虚拟化CSI-RS中的至少一个。在本文中，数目N大于数目M。
在步骤1305中，发射器发射一起形成广播波束和用户特定波束的N个信号。在各种实施例中，N个信号可以包括以下中的至少一个：使用宽带预编码矩阵预编码的信号、虚拟化CSI-RS和虚拟化公共控制信号。
虽然未图示在图13中，但是发射器可以接收上行链路反馈信息，其包括PMI和CSI中的至少一个。随后，发射器可以基于上行链路反馈信息，确定频域中的频率选择性预编码矩阵和时域中的宽带预编码矩阵。
在某些实施例中，无线通信网络中的多级波束成形电路可以包括数据单元和远程无线电头端，所述数据单元被配置为通过在频域中将K个所接收的数据流转换为M个预编码输出流实现频域波束成形级，并且将M个输出流变换为M个OFDM时域信号，并且所述远程无线电头端被配置为通过将M个OFDM时域信号转换为时域采样的N个发射流实现时域宽带波束成形级。远程无线电头端包括被配置为发射一起形成广播波束和用户特定波束的N个发射流的发射天线阵列，天线阵列包括多个物理天线。在本文中，发射流的数目N大于预编码输出流的数目M。
在多级波束成形电路中，数据单元可以包括频域预编码模块，其被配置为通过施加频域预编码矩阵将K个输入流接收并且预编码为M个预编码输出流，M个IFFT处理块用于处理M个预编码输出流以产生M个OFDM时域信号。在本文中，被配置为接收频域信号的每个IFFT处理块将频域信号映射到频域中的资源元素、将频域信号变换为时域采样的流，并且将循环前缀添加到时域采样的流，这产生OFDM时域信号。
在多级波束成形电路中，数据单元还可以包括NCRS CRS端口，其被配置为接收公共控制信号作为频域信号，并且NCRS IFFT处理块用于处理公共控制信号以产生NCRS OFDM时域信号。数据单元还可以包括天线虚拟化模块和M个加法器，所述天线虚拟化模块被配置为接收NCRS共同控制信号作为频域信号，并且将共同控制信号特定天线虚拟化预编码施加到NCRS频域公共信号以生成M个虚拟化公共控制信号，并且M个加法器被配置为将M个虚拟化公共控制信号与M个预编码输出流组合。
在多级波束成形电路中，天线虚拟化模块还被配置为接收NCSI-RS频域CSI-RS信号，并且将CSI-RS特定天线虚拟化预编码施加到NCSI-RS频域CSI-RS信号以生成M个虚拟化CSI-RS信号。在本文中，M个加法器还被配置为将M个虚拟化CSI-RS信号与M个预编码输出流组合。
多级波束成形电路还可以包括波束成形控制模块，其被配置为接收上行链路反馈并且基于反馈生成波束成形控制信号，所述上行链路反馈包括PMI和CSI中的至少一个。在本文中，波束成形控制信号可以包括第一波束成形控制信号和第二波束成形控制信号，所述第一波束成形控制信号被配置为控制频域预编码模块以选择频域预编码矩阵，并且所述第二波束成形控制信号被配置为控制时域宽带波束成形模块以选择宽带预编码矩阵。
在多级波束成形电路中，远程无线电头端还可以包括时域宽带波束成形模块，其可以包括预编码矩阵，其具有作为离散傅里叶变换(DFT)向量的行和作为DFT向量的列中的至少一个。广播波束包括宽波束宽度CRS、宽波束宽度CSI-RS和与CRS相关联并且包括物理下行链路控制信道和物理广播信道中的至少一个的宽波束宽度公共控制信道。用户特定波束可以包括窄波束宽度CSI-RS、窄波束宽度用户设备特定参考信号(UE-RS)和与UE-RS相关联的窄波束宽度UE数据信道。
在多级波束成形电路中，远程无线电头端可以包括时域宽带波束成形模块和N个传输路径，所述时域宽带波束成形模块被配置为使用宽带预编码矩阵将M个输出流接收并且预编码为N个预编码的输出信号，并且所述N个传输路径相应地耦合到物理天线中的至少一个。在本文中，每个传输路径可以包括一系列数字-模拟转换器、混合器和功率放大器，其一起被配置为使用N个预编码的输出信号形成N个发射流的相应一个。
在多级波束成形电路中，远程无线电头端还可以包括天线虚拟化模块和N个加法器，所述天线虚拟化模块被配置为接收NCSI-RS时域CSI-RS信号并且将CSI-RS特定天线虚拟化预编码施加到NCSI-RS时域CSI-RS信号以生成N个虚拟化CSI-RS信号，并且所述N个加法器被配置为将N个虚拟化CSI-RS信号与N个预编码的输出信号组合。
在多级波束成形电路中，天线虚拟化模块还被配置为从数据单元接收NCRS公共控制时域信号，并且将公共控制信号特定天线虚拟化预编码施加到NCRS时域公共信号以生成N个虚拟化公共控制信号。在本文中，N个加法器还被配置为将N个虚拟化公共控制信号与N个预编码的输出信号组合。
多级波束成形电路可以包括CPRI接口，其被配置为将M个预编码输出流从数据单元发射到远程无线电头端。
在某些实施例中，多级波束成形方法包括：通过将频域中的K个数据流转换为频域中的M个预编码输出流实现频域波束成形级；将M个输出流变换为M个OFDM时域信号；通过将M个OFDM时域信号转换为时域采样的N个发射流实现时域宽带波束成形级；以及通过包括多个物理天线的发射天线阵列发射一起形成广播波束和用户特定波束的N个发射流。在本文中，物理天线的数目N大于预编码输出流的数目M。
在多级波束成形方法中，将频域中的K个数据流转换为M个预编码输出流包括通过施加频域预编码矩阵将K个数据流接收并且预编码为M个预编码输出流。将M个输出流变换为M个OFDM时域信号包括：将M个输出流映射到频域中的资源元素；使用IFFT将M个映射的频域信号变换为时域采样的M个流；以及将循环前缀添加到时域采样的M个流中的每一个，这产生M个OFDM时域信号。
在多级波束成形方法中，将M个OFDM时域信号转换为N个发射流包括使用宽带预编码矩阵将M个OFDM时域信号接收并且预编码为时域采样的N个发射流。
多级波束成形方法还可以包括：将公共控制信号特定天线虚拟化预编码施加到公共控制信号以生成时域中的N个虚拟化公共控制信号；将N个虚拟化公共控制信号与N个发射流组合；将公共控制信号特定天线虚拟化预编码施加到公共控制信号以生成频域中的M个虚拟化公共控制信号；以及将M个虚拟化公共控制信号与M个预编码输出流组合。多级波束成形方法还可以包括以下各项之一：将CSI-RS特定天线虚拟化预编码施加到时域CSI-RS信号以生成N个虚拟化CSI-RS信号；将N个虚拟化CSI-RS信号与N个发射流组合；将CSI-RS特定天线虚拟化预编码施加到频域CSI-RS信号以生成M个虚拟化CSI-RS信号；以及将M个虚拟化CSI-RS信号与M个预编码输出流组合。
在多级波束成形方法中，将M个OFDM时域信号转换为时域采样的N个发射流包括使用预编码矩阵，其具有作为DFT向量的行和作为DFT向量的列中的至少一个。广播波束包括宽波束宽度CRS、宽波束宽度CSI-RS和与CRS相关联并且包括物理下行链路控制信道和物理广播信道中的至少一个的宽波束宽度公共控制信道。用户特定波束包括窄波束宽度CSI-RS、窄波束宽度UE-RS和与UE-RS相关联的窄波束宽度UE数据信道。
在某些实施例中，基站包括数据单元，其被配置为实现频域波束成形级。数据单元包括频域预编码模块、M对IFFT处理块和RRH，所述频域预编码模块被配置为通过施加频域预编码矩阵将K个数据流接收并且预编码为频域中的M个预编码输出流，所述M对IFFT处理块耦合到M循环前缀处理块，并且RRH被配置为通过将M个正交频分复用(OFDM)时域信号转换为时域采样的N个发射流来实现时域宽带波束成形级。每对将M个输出流变换为M个OFDM时域信号，每个IFFT处理块将所接收的频域信号变换为时域采样的流，并且每个循环前缀处理块将循环前缀添加到时域采样的流以生成M个预编码输出流。RRH包括时域宽带波束成形模块和发射天线阵列，所述时域宽带波束成形模块被配置为使用宽带预编码矩阵将M个输出流接收并且预编码为N个预编码的输出信号，并且所述发射天线阵列被配置为发射一起形成广播波束和用户特定波束的N个发射流，天线阵列包括多个物理天线。发射流的数目N大于时域中的预编码输出流的数目M。
在基站中，数据单元还可以包括NCRS CRS端口，其被配置为接收公共控制信号作为频域信号，并且NCRS IFFT处理块用于处理公共控制信号以产生NCRS OFDM时域信号。
在基站中，数据单元还可以包括：NCRS小区特定参考信号(CRS)端口，其接收频域中的公共控制信号；M个资源元素映射器，其被配置为将M个预编码输出流映射到频域中的资源元素；NCRS资源元素映射器，其被配置为将公共控制信号映射到频域中的资源元素；天线虚拟化模块，其被配置为将公共控制信号特定天线虚拟化预编码施加到NCRS资源元素映射的公共控制信号以生成频域中的M个虚拟化公共控制信号；以及M个加法器，其中，M个加法器中的每一个被配置为将M个虚拟化公共控制信号与M个资源元素映射的预编码输出流组合。在本文中，M个IFFT处理块中的每一个耦合到M个加法器中的相应一个并且还被配置为从加法器接收组合的频域信号作为所接收的频域信号。
在基站中，数据单元还可以包括：NCRS CRS端口，每个CRS端口被配置为接收频域中的公共控制信号；NCSI-RS CSI-RS端口，其中，每个CSI-RS端口被配置为接收频域中的CSI-RS信号；天线虚拟化模块，其被配置为将公共控制信号特定天线虚拟化预编码施加到NCRS公共控制信号以生成频域中的M个虚拟化公共控制信号，并且将CSI-RS特定天线虚拟化预编码施加到NCSI-RS频域CSI-RS信号以生成M个虚拟化CSI-RS信号；M个加法器，其被配置为将M个虚拟化CSI-RS信号与M个预编码输出流组合。每个加法器被配置为将M个虚拟化共同控制信号中的相应一个与M个预编码输出流中的相应一个组合。在本文中，M个IFFT处理块中的每一个耦合到M个加法器中的相应一个，并且还被配置为从加法器接收组合的频域信号作为所接收的频域信号。
在基站中，时域宽带波束成形模块包括预编码矩阵，其具有作为DFT向量的行和作为DFT向量的列中的至少一个。广播波束包括宽波束宽度CRS，宽波束宽度CSI-RS和与CRS相关联并且包括物理下行链路控制信道和物理广播信道中的至少一个的宽波束宽度公共控制信道。用户特定波束包括窄波束宽度CSI-RS、窄波束宽度UE-RS和与UE-RS相关联的窄波束宽度UE数据信道。
在基站中，远程无线电头端还可以包括天线虚拟化模块和N个加法器，所述天线虚拟化模块被配置为接收NCSI-RS时域CSI-RS信号并且将CSI-RS特定天线虚拟化预编码施加到NCSI-RS时域CSI-RS信号以生成N个虚拟化CSI-RS信号，并且所述N个加法器被配置为将N个虚拟化CSI-RS信号与N个预编码的输出信号组合。
在基站中，天线虚拟化模块还被配置为从数据单元接收NCRS公共控制时域信号，并且将公共控制信号特定天线虚拟化预编码施加到NCRS时域公共信号以生成N个虚拟化公共控制信号。在本文中，N个加法器还被配置为将N个虚拟化公共控制信号与N个预编码的输出信号组合。
基站还可以包括波束成形控制模块，其被配置为接收上行链路反馈并且基于反馈而生成波束成形控制信号，所述上行链路反馈包括PMI和CSI中的至少一个。波束成形控制信号包括第一波束成形控制信号和第二波束成形控制信号，所述第一波束成形控制信号被配置为控制频域预编码模块以选择频域预编码矩阵，并且所述第二波束成形控制信号被配置为控制时域宽带波束成形模块以选择宽带预编码矩阵。
上文所描述的多级波束成形架构800、900和1000的各种实施例减少基带计算并且减少DU与RRH之间的吞吐量要求。表1概述了与常规架构(例如，M＝N)相比较多级波束成形架构的基带计算和吞吐量要求中的所计算的节省的特定非限制性示例(例如，M＜N)。其他示例可以产生成本节省的不同的结果。传输系统的复杂性不随着发射天线的数目的增加而增加，而是取决于数据流n预编码的数目。
Figure BDA0001061340850000321
表1：通过使用多级波束成形方案的复杂性的节省的概要
虽然已经利用示例性实施例描述了本公开，但是本领域的技术人员可以提出各种改变和修改。应预期到，本公开涵盖如落在随附的权利要求的范围内的这样的改变和修改。

Claims (22)

1.一种用于操作无线通信网络中的发射器的方法，所述方法包括：
通过向K个数据流施加频域的预编码矩阵而生成M个预编码输出流；
通过向M个预编码输出流施加离散傅里叶逆变换IFFT而生成M个正交频分复用OFDM时域信号；
基于指示时域的预编码矩阵的控制信号或用于确定时域的预编码矩阵的至少一个指示器将M个OFDM时域信号转换成N个发射流；以及
使用通过频域的预编码矩阵和时域的预编码矩阵形成的至少一个波束来发射所述N个发射流，
其中，所述数目N大于所述数目M。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
通过变换频域的公共控制信号来生成时域的小区特定参考信号CRS。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生成M个OFDM时域信号包括，
将其中复用所述M个预编码输出流和公共控制信号的信号变换为M个OFDM时域信号。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
通过将公共控制信号特定天线虚拟化预编码施加到公共控制信号生成M个虚拟化公共控制信号；以及
将M个虚拟化公共控制信号与M个预编码输出流复用。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生成M个OFDM时域信号包括，
将其中复用M个预编码输出流和信道状态信息参考信号CSI-RS的信号变换为M个OFDM时域信号。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
通过将CSI-RS特定天线虚拟化预编码施加到频域CSI-RS来生成M个虚拟化CSI-RS；以及
将M个虚拟化CSI-RS与M个预编码输出流复用。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
接收上行链路反馈信息，其包括预编码矩阵指示器PMI和信道状态信息CSI中的至少一个；以及
基于上行链路反馈信息，确定频域的预编码矩阵和时域的预编码矩阵。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时域的预编码矩阵包括以下中的至少一个：
作为离散傅里叶变换DFT向量的行，以及
作为DFT向量的列；以及
其中，所述至少一个波束包括以下中的至少一个：
广播波束，包含宽波束宽度小区特定参考信号CRS，宽波束宽度信道状态信息参考信号CSI-RS，以及宽波束宽度公共控制信道，与CRS相关联并且包括以下中的至少一个：物理下行链路控制信道PDCCH和物理广播信道PBCH，以及
用户特定波束，包含：窄波束宽度CSI-RS，窄波束宽度用户设备特定参考信号UE-RS，以及与UE-RS相关联的窄波束宽度UE数据信道。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于控制信号将M个OFDM时域信号转换成N个发射流包括：
通过向M个OFDM时域信号施加时域的预编码矩阵而生成N个预编码输出信号；以及
使用N个预编码输出信号生成N个发射流。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
将CSI-RS特定天线虚拟化预编码施加到时域CSI-RS以生成N个虚拟化CSI-RS；以及
将N个虚拟化CSI-RS与N个预编码输出信号复用。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括：
将公共控制信号特定天线虚拟化预编码施加到时域公共控制信号以生成N个虚拟化公共控制信号；以及
将所述N个虚拟化公共控制信号与所述N个预编码输出信号复用。
12.一种发射器，包括：
收发器；以及
至少一个处理器，操作地耦接到收发器，并被配置为：
通过向K个数据流施加频域的预编码矩阵而生成M个预编码输出流的部件；
通过向M个预编码输出流施加离散傅里叶逆变换IFFT而生成M个正交频分复用OFDM时域信号的部件；
基于指示时域的预编码矩阵的控制信号或用于确定时域的预编码矩阵的至少一个指示器将M个OFDM时域信号转换成N个发射流的部件；以及
使用通过频域的预编码矩阵和时域的预编码矩阵形成的至少一个波束来发射所述N个发射流的部件，
其中，所述数目N大于所述数目M。
13.根据权利要求12所述的发射器，其中，至少一个处理器还被配置为：
通过变换频域的公共控制信号来生成时域的小区特定参考信号CRS。
14.根据权利要求12所述的发射器，其中，为了生成M个OFDM时域信号，至少一个处理器还被配置为：
将其中复用所述M个预编码输出流和公共控制信号的信号变换为M个OFDM时域信号。
15.根据权利要求14所述的发射器，其中，至少一个处理器还被配置为：
通过将公共控制信号特定天线虚拟化预编码施加到公共控制信号生成M个虚拟化公共控制信号；以及
将M个虚拟化公共控制信号与M个预编码输出流复用。
16.根据权利要求12所述的发射器，其中，为了生成M个OFDM时域信号，至少一个处理器还被配置为：
将其中复用M个预编码输出流和信道状态信息参考信号CSI-RS的信号变换为M个OFDM时域信号。
17.根据权利要求16所述的发射器，其中，至少一个处理器还被配置为：
通过将CSI-RS特定天线虚拟化预编码施加到频域CSI-RS来生成M个虚拟化CSI-RS；以及
将M个虚拟化CSI-RS与M个预编码输出流复用。
18.根据权利要求12所述的发射器，其中，至少一个处理器还被配置为：
接收上行链路反馈信息，其包括预编码矩阵指示器PMI和信道状态信息CSI中的至少一个；以及
基于上行链路反馈信息，确定频域的预编码矩阵和时域的预编码矩阵。
19.根据权利要求12所述的发射器，其中，所述时域的预编码矩阵包括以下中的至少一个：
作为离散傅里叶变换DFT向量的行，以及
作为DFT向量的列；以及
其中，所述至少一个波束包括以下中的至少一个：
广播波束，包含宽波束宽度小区特定参考信号CRS，宽波束宽度信道状态信息参考信号CSI-RS，以及宽波束宽度公共控制信道，与CRS相关联并且包括以下中的至少一个：物理下行链路控制信道PDCCH和物理广播信道PBCH，以及
用户特定波束，包含：窄波束宽度CSI-RS，窄波束宽度用户设备特定参考信号UE-RS，以及与UE-RS相关联的窄波束宽度UE数据信道。
20.根据权利要求12所述的发射器，其中，为了基于控制信号将M个OFDM时域信号转换成N个发射流，至少一个处理器还被配置为：
通过向M个OFDM时域信号施加时域的预编码矩阵而生成N个预编码输出信号；以及
使用N个预编码输出信号生成N个发射流。
21.根据权利要求20所述的发射器，其中，至少一个处理器还被配置为：
将CSI-RS特定天线虚拟化预编码施加到时域CSI-RS以生成N个虚拟化CSI-RS；以及
将N个虚拟化CSI-RS与N个预编码输出信号复用。
22.根据权利要求20所述的发射器，其中，至少一个处理器还被配置为：
将公共控制信号特定天线虚拟化预编码施加到时域公共控制信号以生成N个虚拟化公共控制信号；以及
将所述N个虚拟化公共控制信号与所述N个预编码输出信号复用。
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