CN106464333B - 使用天线布置的波束形成 - Google Patents

使用天线布置的波束形成 Download PDF

Info

Publication number
CN106464333B
CN106464333B CN201480078685.XA CN201480078685A CN106464333B CN 106464333 B CN106464333 B CN 106464333B CN 201480078685 A CN201480078685 A CN 201480078685A CN 106464333 B CN106464333 B CN 106464333B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sub
sectors
antenna
reference signals
channel state
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201480078685.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106464333A (zh
Inventor
S·彼得森
F·阿斯莱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Original Assignee
Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB filed Critical Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Publication of CN106464333A publication Critical patent/CN106464333A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106464333B publication Critical patent/CN106464333B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0619—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal using feedback from receiving side
    • H04B7/0621—Feedback content
    • H04B7/0626—Channel coefficients, e.g. channel state information [CSI]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0491—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas using two or more sectors, i.e. sector diversity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/0001—Arrangements for dividing the transmission path
    • H04L5/0026—Division using four or more dimensions
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0048—Allocation of pilot signals, i.e. of signals known to the receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0417—Feedback systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
    • H04B7/0842—Weighted combining
    • H04B7/086—Weighted combining using weights depending on external parameters, e.g. direction of arrival [DOA], predetermined weights or beamforming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/28—Cell structures using beam steering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

提供了一种使用天线阵列的波束形成。天线阵列被配置成跨角扇区进行传输。通过将相应端口权重应用到天线阵列的相应物理天线端口来将角扇区分为至少两个子扇区。确定每个子扇区的相应的虚拟天线端口的集合。在至少两个子扇区中的至少一个子扇区中在虚拟天线端口的集合上交替地传输第一组参考信号以用于获取信道状态信息。

Description

使用天线布置的波束形成
技术领域
本文给出的实施例涉及波束形成，并且具体地，涉及用于波束形成的方法、天线布置和计算机程序。
背景技术
在通信网络中，针对给定的通信协议、该通信协议的参数以及部署该通信网络的物理环境，获取良好的性能和容量可能是一种挑战。
可能成为获取良好性能和容量的一种挑战的无线通信网络的一个部件是被配置用于无线通信的网络的天线；无论是去往/来自另一网络节点，和/或去往/来自无线用户终端。
例如，若干无线通信标准中使用多天线传输技术以便增加系统容量和覆盖范围，无线通信标准例如是第三代合作伙伴项目(3GPP)的长期演进(LTE)电信标准。具体的传输模式(TM)是基于码本的预编码，其中网络的无线电基站(诸如演进的节点B或eNB)向无线端用户终端(表示为用户设备或UE)传输一个或若干波束形成数据流。可以基于从UE传输的推荐来从标准码本中选择波束形成权重。为了使得UE能够推荐波束形成权重，无线电基站首先传输预先确定的参考信号，该预先确定的参考信号由UE用于估计无线电基站与UE之间的复杂的信道矩阵。然后可以使用这一估计来确定用于UE的码本中的哪些权重将针对当前信道状态产生最佳性能。由于仅具有有限数目的合格的波束形成权重(由码本表示)，所以仅需要从UE向无线电基站传输回索引。这一索引称为预编码矩阵指示符(PMI)。无线电基站然后可以选择利用由UE推荐的预编码矩阵或者利用一些其他预编码矩阵来传输用户数据。例如，在传输模式4(TM4)下，无线电基站可以使用码本中的另一预编码矩阵，而在传输模式9(TM9)下，对于要使用哪个预编码矩阵用于无线电基站没有严格限制。在后面的情况下，仅使用码本来反馈量化信道状态信息(CSI)，例如通过传输信道状态参考信号(CSI-RS)，而用户数据的解调依赖于预编码的用户特定参考信号。出于这一原因，TM9有时称为非基于码本的预编码。
另外，LTE版本10中所定义的传输模式9(TM9)被设计用于最高达8个天线。LTE版本10码本的结构具体地适合四列双极化均匀线性阵列天线。在这样类型的天线的情况下，例如在天线增益方面来表示的波束形成增益通常与列数(即因子四)相同。波束形成增益因此限于CSI-RS端口的数目的数量级；在双极化天线的情况下通常是这一数目的一半。
因此，需要一种改进的波束形成。
发明内容
本文中的实施例的目的是提供高效的波束形成。
根据第一方面，呈现了一种用于使用天线阵列的波束形成的方法，天线阵列被配置成跨角扇区进行传输。方法包括通过向天线阵列的相应物理天线端口应用相应端口权重来将角扇区划分成至少两个子扇区。方法包括针对每个子扇区确定相应的虚拟天线端口的集合。方法包括在至少两个子扇区中的每个子扇区中在虚拟天线端口上交替地传输第一组参考信号以用于获取信道状态信息。
有利地，这提供高效的波束形成。
有利地，这实现了改进的空间分辨率，其进而可以实现高信号、较低干扰功率、和/或改进的空间重用，后者产生高的容量。
根据实施例，方法还包括在至少两个子扇区中的每个子扇区中在虚拟天线端口的集合上还传输信道状态信息的第二组参考信号。当在至少两个子扇区中的至少一个子扇区中传输第一组参考信号时，同时在至少两个子扇区中的至少一个另一子扇区中传输第二组参考信号。
有利地，这使得能够同时使用大量天线端口来传输参考信号。
有利地，这使能在可能的响应信号的获取中对于从而将被传输的参考信号的更为密集的采样，从而实现较高的波束形成增益，例如在随后的数据传输中。
根据第二方面，提供了一种用于波束形成的天线布置。天线布置包括处理单元。处理单元被配置成通过向天线阵列的相应物理天线端口应用相应端口权重来将角扇区划分成至少两个子扇区，天线阵列被配置成跨角扇区(4)进行传输。处理单元被配置成针对每个子扇区确定相应的虚拟天线端口的集合。处理单元被配置成引起天线阵列在至少两个子扇区中的每个子扇区中在虚拟天线端口的集合上交替地传输第一组参考信号以用于获取信道状态信息。
根据第三方面，提供了一种网络节点，该网络节点包括根据第二方面的天线布置。
根据第四方面，提供了一种无线终端，该无线终端包括根据第二方面的天线布置。
根据第五方面，提供了一种用于波束形成的计算机程序，该计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码当在处理单元上运行时使得处理单元执行根据第一方面的方法。
根据第六方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括根据第五方面的计算机程序以及计算机可读装置，计算机程序被存储在计算机可读装置上。
应当注意，第一、第二、第三、第四、第五和第六方面的任何特征可以在适合的情况下应用于任何其他方面。同样，第一方面的任何优点可以同样分别适用于第二、第三、第四、第五和/或第六方面，反之亦然。所公开的实施例的其他的目的、特征和优点根据以下详细描述、根据所附从属权利要求以及根据附图将很清楚。
通常，权利要求中使用的所有术语应当根据其在技术领域中的一般含义来解释，除非本文中另外明确地定义。所有对于“一/一个/该元件、设备、部件、装置、步骤等”的引用都应当被开放式地理解为指代元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一个实例，除非另外明确地陈述。本文中公开的任何方法的步骤不一定要按照所公开的确切顺序来执行，除非明确地陈述。
附图说明
现在参考附图通过示例的方式来描述发明的概念，在附图中：
图1到3是图示了根据实施例的天线阵列的不同方面的示意图；
图4a是示出了根据实施例的天线布置的功能单元的框图；
图4b是示出了根据实施例的天线布置的功能模块的框图；
图5示意性地图示了根据实施例的包括天线布置的网络节点；
图6示意性地图示了根据实施例的包括天线布置的无线终端；
图7示意性地图示了根据实施例的计算机程序产品；
图8和9是根据实施例的方法的流程图；
图10示意性地图示了根据现有技术的参考信号的传输；以及
图11示意性地图示了根据实施例的使用波束形成的参考信号的传输。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图来更加全面地描述发明概念，附图中示出了发明的概念的某些实施例。然而，本发明概念可以用很多不同形式来实施，并且不应当理解为限于本文中给出的实施例；相反，这些实施例以示例的方式被提供，从而使得本公开能够透彻和完整，并且向本领域技术人员全面地传达发明的概念的范围。相似的附图标记在本描述中始终指代相似的元件。用虚线图示的任何步骤应当被认为是可选的。
在一般意义上，长期演进(LTE)电信标准中规定的码本被设计用于与一维(1-D)天线阵列一起使用，一维(1-D)天线阵列通常为均匀线性阵列。如以上指出的，LTE版本10码本中的最大天线端口数为8。这对由CSI获取给出的角分辨率以及能够实现的波束形成增益设定了限制。
LTE版本10中定义的传输模式9(TM9)被设计用于最高达8个天线。LTE版本10码本的结构具体地适合四列双极化均匀线性阵列天线。在这样的类型的天线的情况下，例如在天线增益方面表示的波束形成增益通常与列数(即因子四)相同。波束形成增益因此限于CSI-RS端口的数目的数量级；在双极化天线的情况下通常为这一数目的一半。
通过应用本文中公开的用于波束形成的实施例，码本也可以用于具有更多列(元件)的更大的天线，从而增加波束形成增益。
因此本文中公开的实施例涉及改进的波束形成。为了获得这样的波束形成，提供了一种天线布置、一种由处理单元执行的方法、一种包括代码的计算机程序，该计算机程序例如是计算机程序产品的形式，计算机程序产品当在处理单元上执行时使得处理单元执行方法。
图1是图示了天线阵列1的示例架构的示意性框图，本文中提出的实施例能够应用于该天线阵列1。天线阵列1可以是N1乘以N2的二维天线阵列，其中N1>1并且N2>1。然而，虽然图1中图示这样的二维天线阵列，然而本文中公开的实施例也适用于一维天线阵列。天线前端包括物理天线元件的阵列le，其中每个天线元件可以是经由馈送网络连接至每个物理元件的一个物理天线端口(每个极化)的若干辐射天线元件的子阵列。
每个物理天线端口连接至被包括在无线电阵列ld中的无线电链。可以经由端口减少框1c来减少基带信号处理可访问的框1b中的天线端口的数目，端口减少框1c产生作为输入天线端口的(线性)组合的新的天线端口。在基带信号处理框1a中，可以通过矩阵乘法来产生虚拟天线端口。这些虚拟天线端口可以具有不同的类型。例如，在LTE中，它们对于无线电基站可以是端口0到3处的公共参考信号(CRS)、端口15到22处的信道状态信息参考信号(CSI-RS)、以及端口7到14处的UE特定的参考信号。在一些实现中，可以去除图1中的天线阵列1中的一个或若干框。
图3是图示了图1的天线阵列1的可能实现的示意性框图。天线阵列1可以是天线布置40的部分。天线阵列1包括波束形成器、无线电阵列1d和物理天线阵列1e，波束形成器包括图1的框1a、1b、1c。波束形成器1a到1c被配置成接收用户数据、针对用户数据的波束形成权重、以及针对诸如CSI-RS的参考信号的波束形成权重。波束形成器1a到1c可以被配置成接收用户数据的一个集合、用户数据的波束形成权重、以及参考信号的波束形成权重。然而，如下文中将另外公开的，波束形成器1a到1c可以被配置成接收用户数据的至少两个集合(在图3中分别用集合1和集合2示意性地图示)、针对用户数据的波束形成权重、以及针对参考信号的波束形成权重。
图4a在多个功能单元方面示意性地图示了根据实施例的天线布置40的部件。处理单元41使用能够执行软件指令的以下各项中的一项或多项的任意组合来提供：合适的中央处理单元(CPU)、多处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等，软件指令被存储在计算机程序产品70(如图7中)中，例如为存储介质43的形式。如果被实现为ASIC(或FPGA)，则处理单元41本身可以实现这样的指令。因此，处理单元41从而被布置成执行本文中所公开的方法。存储介质43还可以包括永久性存储装置，永久性存储装置例如可以是以下中的任意单个一项或组合：磁性存储器、光学存储器、固态存储器或者甚至远程安装的存储器。天线布置40还可以包括用于与诸如网络节点51和无线终端61的无线电收发设备的通信的通信接口42。因此，通信接口42可以包括一个或多个传输器和接收器，包括用于无线电通信的模拟部件和数字部件以及天线阵列1。处理单元41控制天线布置40的一般操作，例如通过向通信接口42和存储介质43发送数据和控制信号，通过从通信接口42接收数据和报告，以及通过从存储介质43取回数据和指令。省略了天线布置40的其他部件以及相关功能以防模糊本文中呈现的概念。
图4b在多个功能模块方面示意性地图示了根据实施例的天线布置40的部件。图4b的天线布置包括划分模块41a、确定模块41b和传输模块41c。图4b的天线布置40还可以包括多个可选功能模块，诸如接收模块41d。下面在能够使用功能模块41a到41d的上下文中另外公开每个功能模块41a到41d的功能。在一般意义上，每个功能模块41a到41d可以用硬件或软件来实现。处理单元41因此可以被布置成从存储介质43取来由功能模块41a到41d提供的指令并且执行这些指令，从而执行将在下文中公开的任何步骤。
天线阵列1和/或天线布置40可以被提供作为集成电路，作为单独的设备或者作为另外的设备的部分。例如，天线阵列1和/或天线布置40可以在无线电收发设备中被提供，诸如在网络节点51和/或无线终端61中。图5图示了包括本文中公开的至少一个天线阵列1和/或天线布置40的网络节点51。网络节点51可以是BTS、NodeB、eNB、中继器、回程节点等。图6图示了包括本文中公开的至少一个天线阵列1和/或天线布置40的无线终端61。无线终端61可以是用户设备(UE)、移动电话、平板计算机、膝上型计算机等。
阵列天线1和/或天线布置40可以被提供作为另外的设备的组成部分。也就是，天线阵列1和/或天线布置40的部件可以与另外的设备的其他部件集成；另外的设备的一些部件以及天线阵列1和/或天线布置40可以被共享。例如，如果这样的另外的设备包括处理单元，则该处理单元可以被布置成执行与天线布置40相关联的处理单元41的动作。替选地，天线阵列1和/或天线布置40可以被提供作为另外的设备中的单独的单元。
图8和9是图示了用于波束形成的方法的实施例的流程图。方法由处理单元41来执行。方法被有利地提供作为计算机程序71。图7示出了包括计算机可读装置72的计算机程序产品70的一个示例。在该计算机可读装置72上，可以存储计算机程序71，计算机程序71可以使得处理单元41以及在操作上耦合至处理单元41的诸如通信接口42(以及因此天线阵列1)的实体和设备以及存储介质43执行根据本文中描述的实施例的方法。计算机程序71和/或计算机程序产品70因此可以提供用于执行本文中公开的任何步骤的装置。
在图7的示例中，计算机程序产品70被图示为光盘，诸如CD(紧致盘)或DVD(数字多功能盘)或蓝光光盘。计算机程序产品70也可以实施为存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、或电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，并且更加具体地实施为外部存储器中的设备的非易失性存储介质，外部存储器诸如USB(通用串行总线)存储器。因此，虽然计算机程序71在此示意性地示出为所描绘的光盘上的轨道，然而计算机程序71可以用适合计算机程序产品70的任何方式来存储。
现在参考图8，图8图示了根据实施例的使用天线阵列1的波束形成的方法。
天线阵列1被配置成跨角扇区进行传输。方法包括在步骤S102将角扇区划分成至少两个子扇区。通过向天线阵列的相应物理天线端口应用相应端口权重来划分角扇区。处理单元41可以被配置成执行步骤S102。
将在子扇区中传输参考信号。为此，确定针对参考信号的虚拟天线端口。因此，方法包括在步骤S104针对每个子扇区确定相应的虚拟天线端口的集合。处理单元41可以被配置成执行步骤S104。
图2示意性地图示了根据实施例的虚拟天线端口3的相位中心位置和相位中心间隔。竖直相位中心间隔具有高度H，并且水平相位中心间隔具有宽度W。另外，图示了物理天线元件2用于参考。虚拟天线端口3可以用诸如图1中图示的天线架构来创建。在图2中，虚拟天线端口形成2乘以2的天线阵列。
一旦确定虚拟天线端口，可以传输参考信号。方法包括在步骤S106在至少两个子扇区中的每个子扇区中在虚拟天线端口的集合上交替地传输第一组参考信号以用于获取信道状态信息。处理单元41可以被配置成使得天线阵列1执行步骤S106。
如下文进一步描述的，通过在一个时间在一个子扇区中传输参考信号、通过在交替的频率子带上传输参考信号、或者通过使用不同的码资源传输参考信号，在时间上实现角扇区的总覆盖范围(可以是面积或体积)。
从而与用于传输参考信号的现有技术的实现相比，可以改善例如经由TM9或TM10的来自波束形成的空间分辨率。借助于使用比现有技术的更大的天线阵列孔径来获得改善的空间分辨率，以实现将期望的空间覆盖面积(或体积)划分成两个或多个子扇区(定义覆盖面积或体积的子面积或子体积)。
与现有技术的实现相比，改善的分辨率可能需要增加数目的可访问天线元件。根据本文中公开的实施例的波束形成使得能够使用比现有技术的更大的天线，从而提供改善的空间分辨率。在更大天线阵列的情况下，可以形成在其上传输参考信号和/或用户数据的较窄的波束。
图10和11分别示意性地图示了用于从根据现有技术天线阵列以及用于从根据本文中公开的用于波束形成的实施例的天线阵列来传输参考信号的方案。更加详细地，图11中示出了一维天线阵列1的示例，其中天线阵列的总覆盖面积(即角扇区4)被划分成两个分离的子扇区4a、4b，每个子扇区被传输参考信号的波束集合5a、5b覆盖。所有波束(在集合或子扇区内)具有相同的功率图案。在图11的示例中，较窄的波束(与图10的波束5相比)通过在两个相邻的天线元件上传输每个参考信号来形成。这表示，相位中心间隔(参见图2)增加因子2并且因此由码本形成的波束的分辨率被改善了因子2。
现在将公开与使用天线阵列1的波束形成的另外的细节相关的实施例。
所有至少两个子扇区可以共同地与总的角扇区具有相同的覆盖范围，天线阵列1被配置成在总的角扇区上进行传输的。
子扇区可以具有相同或不同的宽度。例如，至少两个子扇区中的至少两个子扇区可以具有不同的宽度。
可以确定每个虚拟天线端口的集合中的虚拟天线端口之间的相位中心间隔(参见图2)，从而使得码本波束与子扇区宽度匹配。
可以确定端口权重，从而使得对于每个子扇区而言虚拟天线端口的辐射图案覆盖子扇区。
本文中公开的实施例适用于不同类型的天线阵列1。例如，根据实施例，天线阵列是N1乘以N2的二维天线阵列，其中N1>1并且N2>1是整数。然而，根据其他实施例，天线阵列1可以具有另一形状，例如为圆形二维天线阵列或者一维天线阵列。
可以有不同的方式用于如步骤S106中的交替地传输参考信号。例如，可以在时域、在频域、以及在代码域交替地传输参考信号。
在这一点上，LTE中的多个CSI-RS过程并非完全同时在完全相同的频率中被传输。一些CSI-RS信号在不同的物理资源元素中传输，即使用不同的子载波和正交频分复用(OFDM)符号。然而，多个CSI-RS过程在相同的物理资源块(由12个子载波和7个OFDM符号组成)中传输使得时间-频率网格中的这一粒度水平被认为在相同的频带中同时传输。因此，当在LTE中在相同频率同时传输时表示在相同的物理资源块中。
根据一个实施例，参考信号在时间上(以及在相同的频带上)交替地传输。例如，可以在第一时隙中传输至少两个子扇区中的一个子扇区的参考信号，并且可以在第二时隙中传输(在相同的频带中)至少两个子扇区中的另一子扇区的参考信号。当在第二时隙中传输参考信号之后，可以再次在第一时隙中传输参考信号，以此类推。例如，可以在时隙n(或者每第2n时隙)传输至少两个子扇区中的一个子扇区的参考信号，并且可以在时隙n+1(或每个第2n+1时隙)传输至少两个子扇区中的另一子扇区的参考信号，其中n为整数。
根据一个实施例，在频率上(并且同时地在时间上)交替地传输参考信号。例如，可以在第一子频带中传输至少两个子扇区中的一个子扇区的参考信号，并且可以在第二子频带中(同时地在时间上)传输至少两个子扇区中的另一子扇区的参考信号。
根据一个实施例，使用不同的码资源(并且同时地在时间上和/或在相同的频带中)来传输参考信号。码资源可以基于二进制块码。例如，可以使用第一码资源来传输至少两个子扇区中的一个子扇区的参考信号，并且可以使用第二码资源(同时地在时间上和/或在相同的频带中)传输至少两个子扇区中的另一子扇区的参考信号。第一码资源和第二码资源可以彼此正交。
现在参考图9，图9图示了根据另外的实施例的用于使用天线阵列1的波束形成的方法。
在一般意义上，在步骤S106中传输的参考信号意图要由无线收发器设备来接收。在接收到参考信号时，无线收发器设备可以应答而将信道状态信息传输回包括天线阵列1和/或天线布置40的设备。
具体地，根据实施例，方法包括从无线收发器设备接收信道状态信息的可选步骤S108。信道状态信息与在步骤S106中传输的参考信号相对应。处理单元41可以被配置成执行步骤S108。可以基于所接收的信道状态信息来确定波束形成权重。因此，根据本实施例，方法包括基于所接收的信道状态信息来确定无线收发设备的至少一个波束形成权重的可选步骤S110。处理单元41可以被配置成执行步骤S110。
天线阵列1和/或天线布置40可以向无线收发器设备传输数据。具体地，可以使用在步骤S110中所确定的权重来传输数据。因此，根据实施例，方法包括使用所确定的至少一个波束形成权重来向无线收发设备传输数据的可选步骤S112。处理单元41可以被配置成使得天线阵列1和/或天线布置40执行步骤S110。
可以存在不同的方式用于在步骤S110确定波束形成权重。例如，至少一个波束形成权重可以基于从在至少一个子扇区中的一个子扇区中的无线收发设备所接收的信道状态信息。例如，至少一个波束形成权重可以基于在至少两个子扇区中的至少两个子扇区中从无线收发器设备所接收的信道状态信息。
参考信号可以是信道状态信息参考信号(CSI-RS)。如以上指出的，网络节点51可以包括本文中公开的二维天线布置1。网络节点51因此可以被配置成如步骤S106中所给出地传输CSI-RS。
信道信息可以是预编码矩阵指示符(PMI)报告。网络节点51因此可以被配置成如步骤S108中给出地接收PMI报告。基于例如来自接收在S102中传输的参考信号的无线电收发设备的该PMI报告，可以使用整个天线阵列来执行波束形成。
例如，可以使用来自无线终端61的PMI报告来确定指向去往该无线终端61的主要传播路径的方向。该方向然后可以用于在步骤S110中确定波束形成权重，其在这一方向上产生波束指向。
参考信号可以是探测参考信号(SRS)。如上文所指出的，无线终端61可以包括本文中公开的二维天线布置1。无线终端61因此可以被配置成如步骤S106中给出地传输SRS。
如上文所指出的，图3的波束形成器1a到1c可以被配置成接收用户数据、针对用户数据的波束形成权重、以及针对参考信号的波束形成权重的至少两个集合。现在将公开与其相关的另外的细节。根据实施例，可以从天线阵列1同时地传输参考信号的多个集合，诸如多个CSI-RS过程。参考信号的多个集合可以用于增加用于CSI估计的天线端口的数目。这可以改善CSI估计中的角分辨率并且从而使得使用相应地增加的数目的天线端口用于用户数据的波束形成是有用的，其进而可以改善波束形成增益。
因此，根据实施例，方法还包括在至少两个子扇区中的每个子扇区中在虚拟天线端口的集合上还传输信道状态信息的第二组参考信号的可选步骤106a。另外，根据本实施例，当在至少两个子扇区中的至少一个子扇区中传输第一组参考信号时，在至少两个子扇区中的至少一个另一子扇区中同时传输第二组参考信号。
这可以缓解对于在多个时隙(或者子频带，参见上文)上的单个过程的若干CSI-RS传输的需要，从而缓和在交替地传输参考信号期间对于信道稳定的要求。在接收在S106中传输的参考信号的无线电收发设备基于若干CSI-RS传输在时间或频率上的平均来报告CSI的情况下，本方法具有另一可能优点。因此，基于不同角扇区的CSI可以混合。通过使用多个CSI-RS过程的同时传输，可以不存在这样的问题。
给定例如3GPP版本10中所定义的8个CSI-RS的集合，可以确定用户唯一波束，其波束宽度大致为单个CSI-RS端口的波束宽度的1/(8/2)＝1/4。如果CSI-RS信号直接应用于四列双极化天线阵列的天线端口，这将是现有技术的实现的情况。
与现有技术相比，仅实现4倍的改善的分辨率的原因在于，假定天线阵列1具有4个端口集合；每个极化一个集合，并且假定列间隔使得码本波束覆盖天线阵列1的整个角扇区，并且假定这四个端口(或相位中心)成一条线(即一维天线阵列)。对于二维波束形成(例如通过将波束端口定位在平面而不是线上来实现)，空间分辨率通常每个维度改善因子2。
为了确保例如位于例如网络节点51的所覆盖区域中的任何地方的无线终端61能够接收唯一的CSI-RS信号，在每个子扇区上传输这些CSI-RS信号，或者在不同的时刻、在频域中的不同的子带上、或者使用不同的码资源进行传输。网络节点51可能需要针对不同的时刻、频率块或码资源来组合来自无线终端61的反馈报告，并且做出关于如何对到无线终端61的数据传输进行波束形成的连结决定。
现在将公开包括以上公开的特征和步骤的一个具体实施例。该具体实施例涉及由网络节点51执行的方法，并且因此无线电收发器设备被实施为无线终端61。
S202：网络节点51将其天线阵列1覆盖的角扇区划分成多个子扇区。子扇区可以具有相同或不同的宽度，但是它们一起横跨天线阵列1的角度覆盖范围并且它们基本上没有相互交叠。执行S202可以包括执行步骤S102。
S204：网络节点51针对每个子扇区创建虚拟天线端口的集合，其中每个虚拟天线端口具有覆盖子扇区的辐射图案并且其中这一集合中的虚拟天线端口之间的相位中心间隔使得码本中的传输波束匹配子扇区带宽。执行S204可以包括执行步骤S104。
S206：网络节点51在一个子扇区中在虚拟天线端口上在一个时间处传输CSI-RS，或者在不同的子频带中在相同的时间处传输CSI-RS，或者使用不同的码资源传输CSI-RS。执行S206可以包括执行步骤S106和S106a中的任一项。
S208：网络节点51基于从在不同子扇区中的无线终端61所接收的信道状态报告来确定将要在数据传输中使用的波束形成权重。权重可以基于来自单个子扇区的信道状态报告或者基于来自若干子扇区的信道状态报告的组合。后者对于位于两个子扇区之间的边界附近的无线终端61而言可能是有利的。执行S208可以包括执行步骤S108和S110。
S210：网络节点51以在S208中所确定的权重使用波束形成来传输用户数据。执行S210可以包括执行步骤S112。
以上已经参考几个实施例主要描述了发明的概念。然而，本领域技术人员很容易理解，除了以上公开的之外的其他实施例在由所附权利要求定义的发明概念的范围内同样是有可能的。例如，虽然涉及LTE版本10和11，然而本文中所公开的实施例也可以通过使用小区特定的参考信号以及例如传输模式7(TM7)的类似传输方案而适用于较早的LTE版本。例如，虽然使用LTE特定的术语，然而本文中公开的实施例在细节上做必要的修改也可以适用于不基于LTE的通信网络。

Claims (24)

1.一种用于使用天线阵列(1)的波束形成的方法，所述天线阵列(1)被配置成跨角扇区(4)进行传输，所述方法包括步骤：
通过将相应端口权重应用到所述天线阵列的相应物理天线端口(2)，来将所述角扇区划分(S102)成至少两个子扇区(4a，4b)；
针对每个子扇区确定(S104)相应的虚拟天线端口的集合(3)；以及
在所述至少两个子扇区中的每个子扇区中在所述虚拟天线端口的集合上交替地传输(S106)第一组参考信号以用于获取信道状态信息。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
从无线收发器设备接收(S108)与所传输的所述参考信号相对应的信道状态信息；以及
基于接收到的所述信道状态信息，确定(S110)用于所述无线收发器设备的至少一个波束形成权重。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
使用确定的所述至少一个波束形成权重，来向所述无线收发器设备传输数据(S112)。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述至少一个波束形成权重基于在所述至少两个子扇区中的一个子扇区中从所述无线收发器设备接收到的信道状态信息。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述至少一个波束形成权重基于在所述至少两个子扇区中的至少两个子扇区中从所述无线收发器设备接收到的信道状态信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少两个子扇区的全部子扇区共同地具有与所述角扇区相同的覆盖范围。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少两个子扇区中的至少两个子扇区具有不同的宽度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中每个虚拟天线端口的集合中的所述虚拟天线端口之间的相位中心间隔(H，W)被确定，使得码本波束(5a，5b)被匹配到子扇区宽度。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述端口权重被确定，使得对于每个子扇区，所述虚拟天线端口的辐射图案覆盖所述子扇区。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述参考信号在所述至少两个子扇区中的各子扇区中被时间上交替地传输。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述参考信号在频率上被交替地传输，其中针对所述至少两个字扇区中的一个子扇区的参考信号在第一频率子带中被传输，并且其中针对所述至少两个子扇区中的另一子扇区的参考信号在第二频率子带中被传输。
12.根据权利要求1所述的方法，其中使用不同的二进制块码来交替地传输所述参考信号。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述天线阵列是N1乘以N2的二维天线阵列，其中N1>1并且N2>1。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述参考信号是信道状态信息参考信号CSI-RS。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述参考信号是探测参考信号SRS。
16.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述至少两个子扇区中的每个子扇区中在所述虚拟天线端口的集合上还传输(S106a)用于信道状态信息的第二组参考信号；并且其中
当在所述至少两个子扇区中的至少一个子扇区中传输所述第一组参考信号时，同时地在所述至少两个子扇区中的至少一个另一子扇区中传输所述第二组参考信号。
17.一种用于波束形成的天线布置(40)，包括处理单元(41)，所述处理单元(41)用于：
通过将相应端口权重应用到天线阵列(1)的相应物理天线端口(2),来将角扇区(4)划分成至少两个子扇区(4a，4b)，所述天线阵列被配置成跨所述角扇区(4)进行传输；
针对每个子扇区确定相应的虚拟天线端口(3)的集合；以及
使得所述天线阵列在所述至少两个子扇区中的每个子扇区中在所述虚拟天线端口的集合上交替地传输第一组参考信号以用于获取信道状态信息。
18.根据权利要求17所述的天线布置，其中所述处理单元还被配置成：
从无线收发器设备接收(S108)与所传输的所述参考信号相对应的信道状态信息；以及
基于接收到的所述信道状态信息，来确定(S110)用于所述无线收发器设备的至少一个波束形成权重。
19.根据权利要求18所述的天线布置，其中所述处理单元还被配置成：
使用确定的所述至少一个波束形成权重，来向所述无线收发器设备传输数据。
20.根据权利要求17所述的天线布置，其中所述处理单元还被配置成：
在所述至少两个子扇区中的每个子扇区中在所述虚拟天线端口的集合上还传输用于信道状态信息的第二组参考信号；并且其中
当被配置成在所述至少两个子扇区中的至少一个子扇区中传输所述第一组参考信号时，所述处理单元被配置成同时地在所述至少两个子扇区中的至少一个另一子扇区中传输所述第二组参考信号。
21.一种网络节点(41)，包括根据权利要求17所述的天线布置。
22.一种无线终端(51)，包括根据权利要求17所述的天线布置。
23.一种用于使用天线阵列(1)的波束形成的装置，所述天线阵列(1)被配置成跨角扇区(4)进行传输，所述装置包括：
用于通过将相应端口权重应用到所述天线阵列的相应物理天线端口(2)以来将所述角扇区划分(S102)成至少两个子扇区(4a，4b)的部件；
用于针对每个子扇区确定(S104)相应的虚拟天线端口(3)的集合的部件；以及
用于使得所述天线阵列在所述至少两个子扇区中的每个子扇区中在所述虚拟天线端口上交替地传输(S106)第一组参考信号以用于获取信道状态信息的部件。
24.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序在被处理单元执行(41)时，使得所述处理单元执行(41)实现由权利要求1-16任一项所述的方法。
CN201480078685.XA 2014-05-08 2014-05-08 使用天线布置的波束形成 Expired - Fee Related CN106464333B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2014/059440 WO2015169366A1 (en) 2014-05-08 2014-05-08 Beam forming using an antenna arrangement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106464333A CN106464333A (zh) 2017-02-22
CN106464333B true CN106464333B (zh) 2020-01-07

Family

ID=50687483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480078685.XA Expired - Fee Related CN106464333B (zh) 2014-05-08 2014-05-08 使用天线布置的波束形成

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9960828B2 (zh)
EP (1) EP3140924A1 (zh)
CN (1) CN106464333B (zh)
WO (1) WO2015169366A1 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9584231B2 (en) * 2014-10-30 2017-02-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Integrated two dimensional active antenna array communication system
PT3266119T (pt) 2015-03-06 2018-07-23 Ericsson Telefon Ab L M Formação de feixe utilizando uma configuração de antena
CN107667480B (zh) * 2015-05-29 2020-10-16 华为技术有限公司 传输设备及其方法、计算机可读介质
US10348381B2 (en) * 2015-11-23 2019-07-09 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Antenna system configuration
US10700762B2 (en) 2016-05-04 2020-06-30 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Beam forming using an antenna arrangement
EP3469727B1 (en) * 2016-06-13 2020-05-20 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (PUBL) Flexible reconfiguration of an antenna arrangement
CN109690961B (zh) 2016-09-13 2022-05-10 瑞典爱立信有限公司 具有天线子阵列的系统中的mu-mimo通信
WO2018157911A1 (en) * 2017-02-28 2018-09-07 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Reporting of channel coefficients
EP3619817B1 (en) * 2017-05-04 2021-09-29 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (PUBL) Beamforming based on combined beams
CN107271959B (zh) * 2017-07-05 2021-01-26 江苏先安科技有限公司 基于多天线正交频分复用调制信号的定位方法
CN111052624B (zh) * 2017-09-01 2022-03-15 瑞典爱立信有限公司 小区中的波束管理
WO2020072487A1 (en) * 2018-10-01 2020-04-09 Fortem Technologies, Inc. System and method for radar disambiguation techniques
CN109412668A (zh) * 2018-12-19 2019-03-01 惠州Tcl移动通信有限公司 阵列天线波束调节设备、系统及调节方法
US10771143B1 (en) * 2019-12-27 2020-09-08 Industrial Technology Research Institute Switching method for multiple antenna arrays and electronic device applying the same
EP4189843A1 (en) * 2020-07-28 2023-06-07 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) On subband configuration for reduced csi computation time

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1682453A (zh) * 2002-09-09 2005-10-12 美商内数位科技公司 垂直动态光束成型
CN101124803A (zh) * 2004-03-31 2008-02-13 美商内数位科技公司 使用多天线或波束缓和无线传输/接收单元(wtru)对wtru干扰
CN102356566A (zh) * 2009-03-17 2012-02-15 皇家飞利浦电子股份有限公司 在使用预编码的多用户网络中的通信方法及其设备
WO2013181850A1 (en) * 2012-06-08 2013-12-12 Nec(China) Co., Ltd. Method and apparatus for three-dimensional beamforming
EP2685755A1 (en) * 2012-07-12 2014-01-15 Alcatel Lucent Regional classification of a mobile terminal within a cell

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1279234B1 (en) 2000-05-05 2005-08-31 Celletra Ltd. System and method for providing polarization matching on a cellular communication forward link
US7480278B2 (en) 2001-05-04 2009-01-20 Nokia Corporation Admission control with directional antenna
US7742788B2 (en) * 2002-10-01 2010-06-22 Motorola, Inc. Method and apparatus for using switched multibeam antennas in a multiple access communication system
US8254487B2 (en) * 2007-08-09 2012-08-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus of codebook-based single-user closed-loop transmit beamforming (SU-CLTB) for OFDM wireless systems
US20130201912A1 (en) * 2010-05-19 2013-08-08 Interdigital Patent Holdings, Inc. Method and apparatus for compressing channel state information based on path location information
CN102263723B (zh) * 2010-05-31 2013-09-25 中国移动通信集团公司 下行信道测量参考信号发送方法、装置和接收方法、装置
US9825682B2 (en) * 2012-07-03 2017-11-21 Lg Electronics Inc. Method for reporting channel state information for three-dimensional beam forming in wireless communication system and apparatus therefor
US9374144B2 (en) * 2012-08-31 2016-06-21 Lg Electronics Inc. Method and apparatus for virtualizing antenna in wireless communication system
JP6212121B2 (ja) * 2012-08-31 2017-10-11 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド 無線通信システムにおけるアンテナ仮想化方法及び装置
EP2891251B1 (en) * 2012-08-31 2021-08-04 Nokia Solutions and Networks Oy Methods and apparatus for beamforming
US9918240B2 (en) * 2012-09-28 2018-03-13 Interdigital Patent Holdings, Inc. Wireless communication using multi-dimensional antenna configuration
EP3042456A4 (en) * 2013-09-05 2017-07-12 Intel Corporation Adaptive sectorization of a spational region for parallel multi-user transmissions

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1682453A (zh) * 2002-09-09 2005-10-12 美商内数位科技公司 垂直动态光束成型
CN101124803A (zh) * 2004-03-31 2008-02-13 美商内数位科技公司 使用多天线或波束缓和无线传输/接收单元(wtru)对wtru干扰
CN102356566A (zh) * 2009-03-17 2012-02-15 皇家飞利浦电子股份有限公司 在使用预编码的多用户网络中的通信方法及其设备
WO2013181850A1 (en) * 2012-06-08 2013-12-12 Nec(China) Co., Ltd. Method and apparatus for three-dimensional beamforming
EP2685755A1 (en) * 2012-07-12 2014-01-15 Alcatel Lucent Regional classification of a mobile terminal within a cell

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015169366A1 (en) 2015-11-12
US9960828B2 (en) 2018-05-01
US20150326299A1 (en) 2015-11-12
EP3140924A1 (en) 2017-03-15
CN106464333A (zh) 2017-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106464333B (zh) 使用天线布置的波束形成
US10211900B2 (en) Beam forming for reference signals using an antenna arrangement
US20170250745A1 (en) Beam Forming Using a Two-Dimensional Antenna Arrangement
JP6629236B2 (ja) デュアル偏波アンテナ構成を用いたビーム形成
CN107733493B (zh) 用于确定预编码矩阵的方法和装置
KR102198018B1 (ko) 무선 통신 네트워크에서 프리코더 파라미터들을 결정하기 위한 방법들 및 디바이스들
KR101851093B1 (ko) 채널 상태 정보를 보고하기 위한 방법, 사용자 장비, 및 기지국
US10312983B2 (en) Precoding a transmission from a one-dimensional antenna array that includes co-polarized antenna elements aligned in the array's only spatial dimension
US20150270881A1 (en) Method, system, and device for transmitting coding instruction information and for determining pre-coding matrix
US10020857B2 (en) Precoding a transmission from an antenna array that includes co-polarized antenna elements aligned in a given spatial dimension
EP3269047B1 (en) Adaptive user-specific beam forming
US20190132852A1 (en) A method of scheduling communications devices in a communications system
JP6480018B2 (ja) アンテナアレイ間のチャネルに関する情報をフィードバックする方法及び装置
OA18070A (en) Beam forming using an antenna arrangement.

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200107

Termination date: 20210508

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee