CN106160805A - 波束选择方法、装置以及通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种波束选择方法、装置以及通信系统。所述波束选择方法包括：基站接收多个用户设备反馈的多个波束编号；计算所述多个波束编号中不相同波束编号的个数S；将所述个数S与M_TXRU进行比较；根据比较结果确定用于形成波束的加权向量。通过本发明实施例，可以获得TXRU加权所需要的M_TXRU个加权向量，并且加权向量对应用户设备端选取的最优波束，能够更好地应用于大规模MIMO系统中。

Description

波束选择方法、装置以及通信系统

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种大规模多输入多输出(MIMO，Multiple Input Multiple Output)系统中波束选择方法、装置以及通信系统。

背景技术

毫米波(mmWave)技术和大规模MIMO技术是未来第五代移动通信技术研究的两个候选技术，二者联用可以为系统提供更宽的传输带宽及更多的天线数，进而提升系统性能。

然而，天线数目和子载波数目的增多将会使得基带预编码技术难以实现。一方面是处理复杂度较高，每个子载波上均需进行大维度的矩阵相乘计算，系统复杂度随着天线数和带宽增加而显著增大。另一方面，若实现灵活的基带预编码技术，每个物理天线均需配置一套射频链(RF chian)，包括放大器、混频器、数模转换器和模数转换器等，系统造价较高。

若将预编码技术放到射频单元上去做，每个符号执行一次大维度矩阵运算，将大大降低系统复杂度，但是系统性能也会相应下降。混合基带和射频的预编码(波束成型)由于综合了基带预编码和射频预编码的优点，可以在基带和射频上共同执行预编码操作，更加适合于大规模MIMO系统的应用，达到系统性能(灵活性)和复杂度的有效折衷。

在当前3GPP RAN4的自适应天线系统(AAS，Adaptive Antenna System)研究中，定义了收发单元(TXRU，Transceiver Units)包括多个发送单元(TXU)和接收单元(RXU)。TXU将基站AAS的基带信号作为输入，提供射频发送信号的输出。射频发送的输出通过一个无线分配网络(RDN，Radio Distribution Network)分配到天线阵列上。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

但是，发明人发现：目前仅对虚拟化模型进行了定义，并不存在如何对波束或者用于形成波束的离散傅里叶变换(DFT，Discrete Fourier Transform)向量进行选择的方案，不能更好地应用于大规模MIMO系统中。

本发明实施例提供了一种波束选择方法、装置以及通信系统。期望获得TXRU加权所需要的M_TXRU个加权向量，更好地应用于大规模MIMO系统中。

根据本发明实施例的第一个方面，提供一种波束选择装置，配置于具有平面天线阵列的基站中；所述平面天线阵列包括多个天线粒子，所述多个天线粒子在垂直方向上形成多列以及在水平方向上形成多行；所述波束选择装置包括：

编号接收单元，接收多个用户设备反馈的多个波束编号；

个数计算单元，计算所述多个波束编号中不相同波束编号的个数S；

比较单元，将所述个数S与M_TXRU进行比较；其中所述M_TXRU为垂直方向的每列同一极化方向上M个天线粒子连接的收发单元数目；以及

向量确定单元，根据比较结果确定用于形成波束的加权向量。

根据本发明实施例的第二个方面，提供一种波束选择方法，应用于具有平面天线阵列的基站；所述平面天线阵列包括多个天线粒子，所述多个天线粒子在垂直方向上形成多列以及在水平方向上形成多行；所述波束选择方法包括：

基站接收多个用户设备反馈的多个波束编号；

计算所述多个波束编号中不相同波束编号的个数S；

将所述个数S与M_TXRU进行比较，其中所述M_TXRU为垂直方向的每列同一极化方向上M个天线粒子连接的收发单元数目；

根据比较结果确定用于形成波束的加权向量。

根据本发明实施例的第三个方面，提供一种通信系统，所述通信系统包括：

基站，具有包括多个天线粒子的平面天线阵列，所述多个天线粒子在垂直方向上形成多列以及在水平方向上形成多行；其中M_TXRU为垂直方向的每列同一极化方向上M个天线粒子连接的收发单元数目；

所述基站接收多个用户设备反馈的多个波束编号；计算所述多个波束编号中不相同波束编号的个数S；将所述个数S与M_TXRU进行比较；以及根据比较结果确定用于形成波束的加权向量。

本发明实施例的有益效果在于：基站接收多个用户设备反馈的多个波束编号；计算不相同波束编号的个数S；将所述个数S与M_TXRU进行比较；以及根据比较结果确定用于形成波束的加权向量。由此，可以获得TXRU加权所需要的M_TXRU个加权向量，并且加权向量对应用户设备端选取的最优波束，能够更好地应用于大规模MIMO系统中。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明实施例的特定实施方式，指明了本发明实施例的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是同极化天线配置的平面天线阵列的一结构示意图；

图2是交叉极化天线配置的平面天线阵列的一结构示意图；

图3是TXRU虚拟化模型1中每一列同一极化方向的M个天线粒子与M_TXRU个TXRU的连接关系的示意图；

图4是TXRU虚拟化模型2中每一列同一极化方向的M个天线粒子与M_TXRU个TXRU的连接关系的示意图；

图5是本发明实施例的波束选择方法的一示意图；

图6是本发明实施例的波束选择方法的另一示意图；

图7是本发明实施例的波束选择装置的一示意图；

图8是本发明实施例的波束选择装置的另一示意图；

图9是本发明实施例的基站的一构成示意图；

图10是本发明实施例的通信系统的一示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本发明实施例的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明实施例的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明实施例包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

图1和图2给出本发明实施例相关的两种平面天线阵列结构的示意图，图1是同极化天线配置的平面天线阵列的一结构示意图，图2是交叉极化天线配置的平面天线阵列的一结构示意图。

如图1所示，在垂直方向上每列放置M个同一个极化方向的天线粒子(也可称为物理天线粒子)，在水平方向上共放置N列。如图2所示，在垂直方向上每列放置M个交叉极化天线对，水平方向上共放置N列交叉极化天线对。即，垂直一列上每个极化方向有M个物理天线粒子，水平一行上每个极化方向有N个物理天线粒子。

这两种天线配置可以表示为(M,N,P)，其中P表示极化维度的数量，P＝1时为同极化配置，即如图1所示；P＝2时为交叉极化配置，即如图2所示。其中每列同一极化方向的M个天线粒子连接M_TXRU个TXRU，总的TXRU数量为M_TXRU×N×P。

在上述平面天线阵列系统中，随着天线数目的增加，参考信号的开销也随之增大。为发挥垂直方向的波束调节功能，同时控制天线端口数目，可将垂直方向的多根天线粒子虚拟成一个或者多个天线端口。在一个虚拟天线端口内，通过对多个物理天线粒子进行加权来调整垂直方向的波束方向。与物理天线粒子加权相对应，虚拟天线端口的加权即为传统意义上的预编码操作。

在当前3GPP RAN1的全维度MIMO(Full dimension MIMO)研究中，讨论了收发单元(TXRU，Transceiver Units)与物理天线粒子的连接关系。其中，图1和2中每列同一极化方向的M个天线粒子连接M_TXRU个TXRU，总的TXRU数量为M_TXRU×N×P。

此外，RAN1讨论了两种TXRU的虚拟化模型，一种模型是子阵列划分模型，另一种是全连接模型，图3和图4分别给出了两种模型中每一列同一极化方向的M个天线粒子与M_TXRU个TXRU的连接关系。

在这两种TXRU虚拟化模型中，q为天线粒子处的信号向量，即天线的发送信号向量，x为TXRU处的信号向量。

对TXRU虚拟化模型1，每个TXRU连接K个天线粒子，K＝M/M_TXRU，w为每个TXRU对数据流的加权，且M_TXRU个TXRU均使用相同加权，即虚拟化模型可以表示为其中为克罗内克(kronecker)积操作，w可以是离散傅里叶变换(DFT，Discrete Fourier Transform)向量，如

$w_k=\frac{1}{\sqrt{K}}\exp (-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}(k-1)d_V\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{etilt}})\mathrm{for},k=1,...,K---\left(1\right)$

其中θ_etilt为垂直方向的电子下倾角。

对TXRU虚拟化模型2，每个TXRU均与M个天线粒子相连，W为M_TXRU个TXRU对信号x的加权，即虚拟化模型可以表示为q＝Wx。W的每一列可以是一个DFT向量，如

$\begin{array}{c}{W}_{m,m^{\′}}=\frac{1}{\sqrt{M}}\exp (-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}(m-1)d_V{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{etilt},m^{\′}})\\ m=1,...,M;m^{\′}=1,...,M_{\mathrm{TXRU}}\end{array}$

其中θ_etilt为垂直方向的电子下倾角。或者，

$\begin{array}{c}{W}_{m,m^{\′}}=\frac{1}{\sqrt{M}}\exp (-j\frac{2\mathrm{\π}(m-1)d_V{n}_{m^{\′}}}{{\mathrm{\λN}}_M})\\ m=1,...,M;m^{\′}=1,...,M_{\mathrm{TXRU}}\end{array}$

其中，N_M表示长度为M的DFT向量的尺寸。n_m'表示第m'个TXRU选取的DFT向量在该码书中的索引。

值得注意的是，在图1和2所示的两种天线配置中，各列天线粒子使用相同的TXRU虚拟化模型，且各列的加权值也相同。该加权值对同一时间符号上的所有频带均适用。这说明，若使用TXRU虚拟化模型1，同一时刻仅支持一个波束的传输；若使用TXRU虚拟化模型2，同一时刻共支持M_TXRU个波束的传输。

在本发明实施例中，给出了多用户MIMO场景下使用不同TXRU虚拟化模型时的用户和TXRU中波束的联合选择方法。假设所有用户设备(U个)均配备单根接收天线，该系统同时可以支持的最大用户数为M_TXRU×N。在TXRU虚拟化模型1中共选出1个波束和N_U1(N_U1≤U)个用户设备。在TXRU虚拟化模型2中，共选出M_TXRU个波束和N_U2(N_U2≤U)个用户设备。

当发送端使用基于ZF的预编码方法时，最大化用户设备的速率和等价于，

$\min \mathrm{tr}\left[{\left({\mathrm{HW}}_{\mathrm{RF}}{W}_{\mathrm{RF}}^H{H}^H\right)}^{-1}\right]$

以上对于本发明实施例涉及的平面天线阵列以及TXRU虚拟化模型进行了说明，但本发明不限于此。以下对于本发明实施例进行详细说明。

实施例1

本发明实施例提供一种波束选择方法，应用于具有平面天线阵列的基站中；所述平面天线阵列包括多个天线粒子，所述多个天线粒子在垂直方向上形成多列以及在水平方向上形成多行。

图5是本发明实施例的波束选择方法的一示意图，如图5所示，所述波束选择方法包括：

步骤501，基站接收多个用户设备反馈的多个波束编号；

步骤502，计算所述多个波束编号中不相同波束编号的个数S；

步骤503，将所述个数S与M_TXRU进行比较；其中所述M_TXRU为垂直方向的每列同一极化方向上M个天线粒子连接的收发单元数目；以及

步骤504，根据比较结果确定用于形成波束的加权向量。

在本实施例中，假设此时的用户设备个数为U。通过用户设备的反馈，基站可以获得每个用户设备的波束信息；这里假设用户设备反馈的波束信息是：尺寸(也可以称为个数)为N₁、长度为M×1的DFT向量码书中的码字编号(也可称为波束编号)，即由用户设备端选取的最优波束的信息。

在本实施例中，由于最终选定的垂直方向的波束个数最多为M_TXRU个，所以可以利用用户设备反馈的U个长度为M×1的DFT向量信息获得TXRU加权所需要的M_TXRU个加权向量。

图6是本发明实施例的波束选择方法的另一示意图，如图6所示，所述波束选择方法包括：

步骤601，基站接收多个用户设备反馈的多个波束编号。

步骤602，计算所述多个波束编号中不相同波束编号的个数S。

步骤603，将所述个数S与M_TXRU进行比较，并判断所述个数S是否小于或等于所述M_TXRU；在所述个数S小于或等于所述M_TXRU的情况下，执行步骤604；在所述个数S大于所述M_TXRU的情况下，执行步骤605。

步骤604，将所述多个波束编号对应的DFT向量确定为加权向量。

在本实施例中，如果S≤M_TXRU，则可以将S个波束编号对应的S个DFT向量确定为加权向量，并结束波束选择的过程。然后，可以使用该S个加权向量形成波束并进行数据传输，具体实现可以参考相关技术。

步骤605，将S个所述波束编号进行排序。

步骤606，计算排序后相邻两个波束编号之间的距离以获得S个距离值。

在本实施例中，相邻两个波束编号之间的距离可以采用如下公式计算：

mod(b_mod(j+1,S)-b_j,S)

其中，b_j和b_j+1分别为相邻的两个波束编号；并且也可以计算最小的波束编号与最大的波束编号之间的距离，因此可以获得S个距离值。例如，如果两个波束编号分别为8和11，则这两个波束编号之间的距离为3。

步骤607，判断所述S个距离值中的最小值是否小于预设门限值；在所述最小值大于或等于所述预设门限值的情况下，执行步骤608；在所述最小值小于所述预设门限值的情况下，执行步骤609。

步骤608，选择被所述用户设备反馈次数最多的前M_TXRU个波束编号所对应的DFT向量作为所述加权向量。

在本实施例中，若距离值的最小值大于或等于预设门限值，则说明任何两个相邻波束的距离都很远，无法将其合并，因而无需对波束编号进行更新。可以直接选择反馈次数最多的前M_TXRU个波束编号所对应的DFT向量。

步骤609，将所述最小值对应的两个波束编号同时更新为与其他波束编号不同的波束编号；然后，重新执行步骤602，计算不相同波束编号的个数S。

具体地，例如可以计算其中，j是大于或等于1的正整数，b_i和b_i+1分别为所述最小值对应的两个波束编号；然后，判断b_i的小数部分是否为(1/2)^x，其中x为大于或等于1的正整数；在b_i的小数部分为(1/2)^x时，所述编号计算单元将所述j的值置为x+1并重新进行计算；否则所述编号计算单元将所述j的值置为1并重新进行计算；

例如，对于波束编号8和11，如果距离值3是最小的且该距离值3小于预设门限值(例如为4)，则可以计算8的小数部分是否为(1/2)^x，x为大于或等于1的正整数；如果小数部分为(1/2)^x，则将波束编号8和11均更新为如果小数部分不为(1/2)^x，而是为0，则将波束编号8和11均更新为因此，可以将波束编号8和11均更新为8.5。

由此，可以循环地对S个波束编号进行更新直到获得M_TXRU个波束编号为止，然后由步骤605结束循环。也可以将循环次数设定为U-Q，当满足条件的波束编号的个数为Q时跳出循环。

值得注意的是，以上仅示意性示出了如何获得与其他波束编号不同的波束编号，但本发明不限于此。例如小数部分也可以为0.2,0.3,0.7,….，可以为任意不同的小数，具体形式可以根据实际情况确定。只要用于区分长度不同的DFT向量，或者支持不同码书的集合均可以实施本发明。

在例如步骤604之后，还可以根据最终的波束编号选择对应的加权向量。

具体地，当所述波束编号为整数时，可以在长度为M×1的向量构成的码书中选取相应码字来形成所述加权向量；当所述波束编号具有k位小数时，可以在长度为的向量构成的码书中选取相应码字来形成所述加权向量；其中，k是正整数。

例如，当波束编号的小数部分为0.5时，在长度为的DFT向量构成的码书中选取相应码字；当波束编号的小数部分为0.75时，在长度为的DFT向量构成的码书中选取相应码字，依此类推。

此外，当选取的所述加权向量的长度L小于M时，可以将所述加权向量用于对应所述收发单元的L个权值，将剩余的权值设置为零。

例如，长度为M的DFT向量组成的码书中，编号为n₁的码字为，

${\left[\begin{array}{cccc}1& e^{f\frac{2\mathrm{\π\λ}{n}_1}{{\mathrm{dN}}_1}}& ...& e^{f\frac{2\mathrm{\π\λ}(M-1)n_1}{{\mathrm{dN}}_1}}\end{array}\right]}^T$

其中N₁是码书的尺寸(或者称为大小或个数)。

相应地，长度为L的DFT向量组成的码书中，编号为n₁的码字为，

${\left[\begin{array}{cccc}1& e^{f\frac{2\mathrm{\π\λ}{n}_1}{{\mathrm{dN}}_1}}& ...& e^{f\frac{2\mathrm{\π\λ}(L-1)n_1}{{\mathrm{dN}}_1}}\end{array}\right]}^T$

在本实施例中，所述长度不同的DFT向量其尺寸均相同。

由上述实施例可知，基站接收多个用户设备反馈的多个波束编号；计算不相同波束编号的个数S；将所述个数S与M_TXRU进行比较；以及根据比较结果确定用于形成波束的加权向量。由此，可以获得TXRU加权所需要的M_TXRU个加权向量，并且加权向量对应用户设备端选取的最优波束，能够更好地应用于大规模MIMO系统中。

实施例2

本发明实施例提供一种波束选择装置，配置于具有平面天线阵列的基站中；所述平面天线阵列包括多个天线粒子，所述多个天线粒子在垂直方向上形成多列以及在水平方向上形成多行。本发明实施例对应于实施例1中的波束选择方法，相同的内容不再赘述。

图7是本发明实施例的波束选择装置的一示意图，如图7所示，所述波束选择装置700包括：

编号接收单元701，接收多个用户设备反馈的多个波束编号；

个数计算单元702，计算所述多个波束编号中不相同波束编号的个数S；

比较单元703，将所述个数S与M_TXRU进行比较；其中所述M_TXRU为垂直方向的每列同一极化方向上M个天线粒子连接的收发单元数目；以及

向量确定单元704，根据比较结果确定用于形成波束的加权向量。

由此，波束选择装置700可以利用用户设备反馈的U个长度为M×1的DFT向量信息，获得TXRU加权所需要的M_TXRU个加权向量。

图8是本发明实施例的波束选择装置的另一示意图，如图8所示，所述波束选择装置800包括：编号接收单元701、个数计算单元702、比较单元703以及向量确定单元704，如上所述。

如图8所示，所述向量确定单元704可以包括：

第一确定单元801，在所述个数S小于或等于所述M_TXRU的情况下，将所述多个波束编号对应的离散傅里叶变换向量确定为所述加权向量。

如图8所示，所述向量确定单元704还可以包括：

排序单元802，在所述个数S大于所述M_TXRU的情况下，将S个所述波束编号进行排序；

距离计算单元803，计算排序后相邻两个波束编号之间的距离以获得S个距离值；

距离判断单元804，判断所述S个距离值中的最小值是否小于预设门限值；以及

第二确定单元805，在所述最小值大于或等于所述预设门限值的情况下，选择被所述用户设备反馈次数最多的前M_TXRU个波束编号所对应的离散傅里叶变换向量作为所述加权向量。

如图8所示，所述向量确定单元704还可以包括：

编号更新单元806，在所述最小值小于所述预设门限值的情况下，将所述最小值对应的两个波束编号同时更新为与其他波束编号不同的波束编号；

并且，所述个数计算单元702还用于重新计算不相同波束编号的个数S。

在本实施例中，所述向量确定单元704还可以包括：

编号计算单元(图8中未示出)，计算其中，j是大于或等于1的正整数，b_i和b_i+1分别为所述最小值对应的两个波束编号；

编号判断单元(图8中未示出)，判断b_i的小数部分是否为(1/2)^x，其中x为大于或等于1的正整数；在b_i的小数部分为(1/2)^x时，所述编号计算单元将所述j的值置为x+1并重新进行计算；否则所述编号计算单元将所述j的值置为1并重新进行计算；

以及所述编号更新单元806还用于将所述b_i和b_i+1均更新为

在本实施例中，所述第一确定单元801还可以用于：当所述波束编号为整数时，在长度为M×1的向量构成的码书中选取相应码字来形成所述加权向量；当所述波束编号具有k位小数时，在长度为的向量构成的码书中选取相应码字来形成所述加权向量；其中，k是正整数。

其中，所述第一确定单元801还可以用于：当选取的所述加权向量的长度L小于M时，将所述加权向量用于对应所述收发单元的L个权值，将剩余的权值设置为零。

本实施例还提供一种基站，配置有如上所述的波束选择装置700或800。此外，所述基站具有平面天线阵列；所述平面天线阵列包括多个天线粒子，所述多个天线粒子在垂直方向上形成多列以及在水平方向上形成多行。

图9是本发明实施例的基站的一构成示意图。如图9所示，基站900可以包括：中央处理器(CPU)200和存储器210；存储器210耦合到中央处理器200。其中该存储器210可存储各种数据；此外还存储信息处理的程序，并且在中央处理器200的控制下执行该程序。

其中，基站900可以实现如实施例1所述的波束选择方法。中央处理器200可以被配置为实现波束选择装置700或800的功能；即中央处理器200可以被配置为进行如下控制：接收多个用户设备反馈的多个波束编号；计算所述多个波束编号中不相同波束编号的个数S；将所述个数S与M_TXRU进行比较，以及根据比较结果确定用于形成波束的加权向量。

此外，如图9所示，基站900还可以包括：收发机220和天线230等；其中，上述部件的功能与现有技术类似，此处不再赘述。值得注意的是，基站900也并不是必须要包括图9中所示的所有部件；此外，基站900还可以包括图9中没有示出的部件，可以参考现有技术。

由上述实施例可知，基站接收多个用户设备反馈的多个波束编号；计算不相同波束编号的个数S；将所述个数S与M_TXRU进行比较；以及根据比较结果确定用于形成波束的加权向量。由此，可以获得TXRU加权所需要的M_TXRU个加权向量，并且加权向量对应用户设备端选取的最优波束，能够更好地应用于大规模MIMO系统中。

实施例3

本发明实施例还提供一种通信系统，与实施例1和2相同的内容不再赘述。图10是本发明实施例的通信系统的一示意图，如图10所示，所述通信系统1000包括：基站1001和用户设备1002。

其中，基站1001具有包括多个天线粒子的平面天线阵列，所述多个天线粒子在垂直方向上形成多列以及在水平方向上形成多行；其中M_TXRU为垂直方向的每列同一极化方向上M个天线粒子连接的收发单元数目；

所述基站1001接收多个用户设备1002反馈的多个波束编号；计算所述多个波束编号中不相同波束编号的个数S；将所述个数S与M_TXRU进行比较；以及根据比较结果确定用于形成波束的加权向量。

本发明实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在基站中执行所述程序时，所述程序使得计算机在所述基站中执行实施例1所述的波束选择方法。

本发明实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中所述计算机可读程序使得计算机在基站中执行实施例1所述的波束选择方法。

本发明以上的装置和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。

以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。

关于包括以上实施例的实施方式，还公开下述的附记：

(附记1)一种波束选择装置，配置于具有平面天线阵列的基站中；所述平面天线阵列包括多个天线粒子，所述多个天线粒子在垂直方向上形成多列以及在水平方向上形成多行；所述波束选择装置包括：

编号接收单元，接收多个用户设备反馈的多个波束编号；

个数计算单元，计算所述多个波束编号中不相同波束编号的个数S；

比较单元，将所述个数S与M_TXRU进行比较；其中所述M_TXRU为垂直方向的每列同一极化方向上M个天线粒子连接的收发单元数目；以及

向量确定单元，根据比较结果确定用于形成波束的加权向量。

(附记2)根据附记1所述的波束选择装置，其中，所述向量确定单元包括：

第一确定单元，在所述个数S小于或等于所述M_TXRU的情况下，将所述多个波束编号对应的离散傅里叶变换向量确定为所述加权向量。

(附记3)根据附记1所述的波束选择装置，其中，所述向量确定单元还包括：

排序单元，在所述个数S大于所述M_TXRU的情况下，将S个所述波束编号进行排序；

距离计算单元，计算排序后相邻两个波束编号之间的距离以获得S个距离值；

距离判断单元，判断所述S个距离值中的最小值是否小于预设门限值；以及

第二确定单元，在所述最小值大于或等于所述预设门限值的情况下，选择被所述用户设备反馈次数最多的前M_TXRU个波束编号所对应的离散傅里叶变换向量作为所述加权向量。

(附记4)根据附记3所述的波束选择装置，其中，所述向量确定单元还包括：

编号更新单元，在所述最小值小于所述预设门限值的情况下，将所述最小值对应的两个波束编号同时更新为与其他波束编号不同的波束编号；

并且，所述个数计算单元还用于重新计算不相同波束编号的个数S。

(附记5)根据附记4所述的波束选择装置，其中，所述向量确定单元还包括：

编号计算单元，计算其中，j是大于或等于1的正整数，b_i和b_i+1分别为所述最小值对应的两个波束编号；

编号判断单元，判断b_i的小数部分是否为(1/2)^x，其中x为大于或等于1的正整数；在b_i的小数部分为(1/2)^x时，所述编号计算单元将所述j的值置为x+1并重新进行计算；否则所述编号计算单元将所述j的值置为1并重新进行计算；

以及所述编号更新单元将所述b_i和b_i+1均更新为

(附记6)根据附记2所述的波束选择装置，其中，所述第一确定单元还用于：

当所述波束编号为整数时，在长度为M×1的向量构成的码书中选取相应码字来形成所述加权向量；

当所述波束编号具有k位小数时，在长度为的向量构成的码书中选取相应码字来形成所述加权向量；其中，k是正整数。

(附记7)根据附记6所述的波束选择装置，其中，所述第一确定单元还用于：

当选取的所述加权向量的长度L小于M时，将所述加权向量用于对应所述收发单元的L个权值，将剩余的权值设置为零。

(附记8)一种波束选择方法，应用于具有平面天线阵列的基站；所述平面天线阵列包括多个天线粒子，所述多个天线粒子在垂直方向上形成多列以及在水平方向上形成多行；所述波束选择方法包括：

基站接收多个用户设备反馈的多个波束编号；

计算所述多个波束编号中不相同波束编号的个数S；

将所述个数S与M_TXRU进行比较，其中所述M_TXRU为垂直方向的每列同一极化方向上M个天线粒子连接的收发单元数目；

根据比较结果确定用于形成波束的加权向量。

(附记9)根据附记8所述的波束选择方法，其中，根据比较结果确定用于形成波束的加权向量包括：

在所述个数S小于或等于所述M_TXRU的情况下，将所述多个波束编号对应的离散傅里叶变换向量确定为所述加权向量。

(附记10)根据附记8所述的波束选择方法，其中，根据比较结果确定用于形成波束的加权向量还包括：

在所述个数S大于所述M_TXRU的情况下，将S个所述波束编号进行排序；

计算排序后相邻两个波束编号之间的距离以获得S个距离值；

判断所述S个距离值中的最小值是否小于预设门限值；以及

在所述最小值大于或等于所述预设门限值的情况下，选择被所述用户设备反馈次数最多的前M_TXRU个波束编号所对应的离散傅里叶变换向量作为所述加权向量。

(附记11)根据附记10所述的波束选择方法，其中，根据比较结果确定用于形成波束的加权向量还包括：

在所述最小值小于所述预设门限值的情况下，将所述最小值对应的两个波束编号同时更新为与其他波束编号不同的波束编号；

并且，重新计算不相同波束编号的个数S。

(附记12)根据附记11所述的波束选择方法，其中，根据比较结果确定用于形成波束的加权向量还包括：

计算其中，j是大于或等于1的正整数，b_i和b_i+1分别为所述最小值对应的两个波束编号；

判断b_i的小数部分是否为(1/2)^x，其中x为大于或等于1的正整数；在b_i的小数部分为(1/2)^x时，将所述j的值置为x+1并重新进行计算；否则将所述j的值置为1并重新进行计算；

以及将所述b_i和b_i+1均更新为

(附记13)根据附记9所述的波束选择方法，其中，所述方法还包括：

当所述波束编号为整数时，在长度为M×1的向量构成的码书中选取相应码字来形成所述加权向量；

当所述波束编号具有k位小数时，在长度为的向量构成的码书中选取相应码字来形成所述加权向量；其中，k是正整数。

(附记14)根据附记13所述的波束选择方法，其中，所述方法还包括：

当选取的所述加权向量的长度L小于M时，将所述加权向量用于对应所述收发单元的L个权值，将剩余的权值设置为零。

(附记15)一种通信系统，所述通信系统包括：

基站，具有包括多个天线粒子的平面天线阵列，所述多个天线粒子在垂直方向上形成多列以及在水平方向上形成多行；其中M_TXRU为垂直方向的每列同一极化方向上M个天线粒子连接的收发单元数目；

所述基站接收多个用户设备反馈的多个波束编号；计算所述多个波束编号中不相同波束编号的个数S；将所述个数S与M_TXRU进行比较；以及根据比较结果确定用于形成波束的加权向量。

Claims (10)

1.一种波束选择装置，配置于具有平面天线阵列的基站中；所述平面天线阵列包括多个天线粒子，所述多个天线粒子在垂直方向上形成多列以及在水平方向上形成多行；所述波束选择装置包括：

编号接收单元，接收多个用户设备反馈的多个波束编号；

个数计算单元，计算所述多个波束编号中不相同波束编号的个数S；

比较单元，将所述个数S与M_TXRU进行比较；其中所述M_TXRU为垂直方向的每列同一极化方向上M个天线粒子连接的收发单元数目；以及

向量确定单元，根据比较结果确定用于形成波束的加权向量。

2.根据权利要求1所述的波束选择装置，其中，所述向量确定单元包括：

第一确定单元，在所述个数S小于或等于所述M_TXRU的情况下，将所述多个波束编号对应的离散傅里叶变换向量确定为所述加权向量。

3.根据权利要求1所述的波束选择装置，其中，所述向量确定单元还包括：

排序单元，在所述个数S大于所述M_TXRU的情况下，将S个所述波束编号进行排序；

距离计算单元，计算排序后相邻两个波束编号之间的距离以获得S个距离值；

距离判断单元，判断所述S个距离值中的最小值是否小于预设门限值；以及

第二确定单元，在所述最小值大于或等于所述预设门限值的情况下，选择被所述用户设备反馈次数最多的前M_TXRU个波束编号所对应的离散傅里叶变换向量作为所述加权向量。

4.根据权利要求3所述的波束选择装置，其中，所述向量确定单元还包括：

编号更新单元，在所述最小值小于所述预设门限值的情况下，将所述最小值对应的两个波束编号同时更新为与其他波束编号不同的波束编号；

并且，所述个数计算单元还用于重新计算不相同波束编号的个数S。

5.根据权利要求4所述的波束选择装置，其中，所述向量确定单元还包括：

编号计算单元，计算其中，j是大于或等于1的正整数，b_i和b_i+1分别为所述最小值对应的两个波束编号；

编号判断单元，判断b_i的小数部分是否为(1/2)^x，其中x为大于或等于1的正整数；在b_i的小数部分为(1/2)^x时，所述编号计算单元将所述j的值置为x+1并重新进行计算；否则所述编号计算单元将所述j的值置为1并重新进行计算；

以及所述编号更新单元将所述b_i和b_i+1均更新为

6.根据权利要求2所述的波束选择装置，其中，所述第一确定单元还用于：

当所述波束编号为整数时，在长度为M×1的向量构成的码书中选取相应码字来形成所述加权向量；

当所述波束编号具有k位小数时，在长度为的向量构成的码书中选取相应码字来形成所述加权向量；其中，k是正整数。

7.根据权利要求6所述的波束选择装置，其中，所述第一确定单元还用于：

当选取的所述加权向量的长度L小于M时，将所述加权向量用于对应所述收发单元的L个权值，将剩余的权值设置为零。

8.一种波束选择方法，应用于具有平面天线阵列的基站；所述平面天线阵列包括多个天线粒子，所述多个天线粒子在垂直方向上形成多列以及在水平方向上形成多行；所述波束选择方法包括：

基站接收多个用户设备反馈的多个波束编号；

计算所述多个波束编号中不相同波束编号的个数S；

将所述个数S与M_TXRU进行比较，其中所述M_TXRU为垂直方向的每列同一极化方向上M个天线粒子连接的收发单元数目；

根据比较结果确定用于形成波束的加权向量。

9.根据权利要求8所述的波束选择方法，其中，根据比较结果确定用于形成波束的加权向量包括：

在所述个数S小于或等于所述M_TXRU的情况下，将所述多个波束编号对应的离散傅里叶变换向量确定为所述加权向量。

10.一种通信系统，所述通信系统包括：

基站，具有包括多个天线粒子的平面天线阵列，所述多个天线粒子在垂直方向上形成多列以及在水平方向上形成多行；其中M_TXRU为垂直方向的每列同一极化方向上M个天线粒子连接的收发单元数目；

所述基站接收多个用户设备反馈的多个波束编号；计算所述多个波束编号中不相同波束编号的个数S；将所述个数S与M_TXRU进行比较；以及根据比较结果确定用于形成波束的加权向量。