CN106470051A - 用于大规模天线的通信方法、基站和通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大规模天线的通信方法、基站和通信系统。其中的通信方法包括：基站利用大规模天线进行波束赋形，形成若干波束；基站通过赋形后的波束发送公共参考信号，公共参考信号在不同波束间进行复用。从而减少了公共参考信号占用的时频资源，降低了公共参考信号的开销。

Description

用于大规模天线的通信方法、基站和通信系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是一种用于大规模天线的通信方法、基站和通信系统。

背景技术

目前业界广泛开展大规模天线(Massive MIMO)技术的研究，以适应未来网络发展的需要。

基于TDD的大规模天线系统可以利用上下行互易性获取下行信道信息，而FDD系统无法利用上下行互易性。在FDD系统中，基站通过以下方式获取下行信道信息：首先，基站发送下行导频，即参考信号；然后，用户对参考信号进行测量，选取与信道相匹配的码本并反馈给基站。

如果将上述FDD系统获取下行信道信息的方法直接应用到大规模天线中，会使基于FDD的大规模天线系统存在以下问题：随着天线数的增加，参考信号的开销成线性增加，从而影响大规模天线带来的性能增益。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：如何降低大规模天线中公共参考信号的开销。

根据本发明实施例的第一个方面，提供了一种用于大规模天线的通信方法，包括：基站利用大规模天线进行波束赋形，形成若干波束；基站通过赋形后的波束发送公共参考信号(CRS)，所述公共参考信号在不同波束间进行复用。

在一个实施例中，基站通过赋形后的波束发送公共参考信号包括：基站对终端发送的上行信号进行测量，以确定终端的方位；基站根据终端的方位确定发送公共参考信号的波束，并在确定的波束上发送公共参考信号。

在一个实施例中，基站根据终端的方位确定发送公共参考信号的波束包括：基站根据终端的方位从赋形后的波束中选择一个发送公共参考信号的波束；或者，基站根据终端的方位生成一个新的波束，用来发送公共参考信号。

在一个实施例中，基站对终端发送的上行信号进行测量，以确定终端的方位包括：基站采用到达角度测距方式或者协方差矩阵方式对终端发送的上行信号进行测量，以确定终端的方位。

在一个实施例中，还包括：将赋形后的波束配置为相同的小区标识，以避免终端频繁地进行小区切换。

在一个实施例中，还包括：基站获取终端对公共参考信号进行测量得到的预编码矩阵指示、信道质量指示和/或秩指示，以便确定数据的调制编码方式。

根据本发明实施例的第二个方面，提供一种用于大规模天线的基站，包括：波束赋形单元，用于利用大规模天线进行波束赋形，形成若干波束；参考信号发送单元，用于通过赋形后的波束发送公共参考信号，公共参考信号在不同波束间进行复用。

在一个实施例中，参考信号发送单元包括：方位确定模块，用于对终端发送的上行信号进行测量，以确定终端的方位；参考信号发送模块，用于根据终端的方位确定发送公共参考信号的波束，并在确定的波束上发送公共参考信号。

在一个实施例中，参考信号发送模块包括：波束确定子模块以及参考信号发送子模块；波束确定子模块，用于根据终端的方位从赋形后的波束中选择一个发送公共参考信号的波束；或者，用于根据终端的方位生成一个用来发送公共参考信号的新的波束；参考信号发送子模块，用于在确定的波束上发送公共参考信号。

在一个实施例中，方位确定模块用于采用到达角度测距方式或者采用协方差矩阵方式对终端上行信号进行测量，以确定终端的方位。

在一个实施例中，还包括配置单元，用于提供小区标识配置接口，通过小区标识配置接口将赋形后的波束配置为相同的小区标识，以避免终端频繁地进行小区切换。

在一个实施例中，还包括：接收反馈单元，用于获取终端对公共参考信号进行测量得到的预编码矩阵指示、信道质量指示和/或秩指示，以便确定数据的调制编码方式。

根据本发明实施例的第三个方面，提供一种用于大规模天线的通信系统，包括前述任意一种基站以及终端，终端用于探测赋形后的波束中的公共参考信号。

本发明至少具有以下优点：

利用大规模天线进行波束赋形形成若干波束，通过赋形后的波束发送公共参考信号，并且公共参考信号在不同波束间进行复用，从而减少了公共参考信号占用的时频资源，降低了公共参考信号的开销。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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。

图1示出本发明用于大规模天线的通信方法一个实施例的流程示意图。

图2示出本发明用于大规模天线的通信方法另一个实施例的流程示意图。

图3示出本发明固定波束确定方式的示意图。

图4示出本发明动态波束确定方式的示意图。

图5示出本发明用于大规模天线的通信方法又一个实施例的流程示意图。

图6示出本发明用于大规模天线的基站一个实施例的结构示意图。

图7示出本发明用于大规模天线的基站另一个实施例的结构示意图。

图8示出本发明用于大规模天线的通信系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面参考图1描述本发明一个实施例的用于大规模天线的通信方法。

图1为本发明用于大规模天线的通信方法的一个实施例的流程图。如图1所示，该实施例的方法包括：

步骤S101，基站利用大规模天线进行波束赋形，形成若干波束。

步骤S102，基站通过赋形后的波束发送公共参考信号CRS(Common Reference Signal)，公共参考信号在不同波束间进行复用。

利用大规模天线进行波束赋形形成若干波束，通过赋形后的波束发送公共参考信号，并且公共参考信号在不同波束间进行复用，从而减少了公共参考信号占用的时频资源，降低了公共参考信号的开销。

下面结合图2描述基站根据终端的方位在相应的波束上发送公共参考信号的情形。

图2为本发明用于大规模天线的通信方法的另一个实施例的流程图。如图2所示，该实施例的方法包括：

步骤S101，基站利用大规模天线进行波束赋形，形成若干波束。

步骤S2021，基站对终端发送的上行信号进行测量，以确定终端的方位。

步骤S2022，基站根据终端的方位确定发送公共参考信号的波束，并在确定的波束上发送公共参考信号，公共参考信号在不同波束间进行复用。

上述方法不仅可以降低公共参考信号的开销，而且根据终端的方位确定相应的波束来发送公共参考信号，可以使终端更容易地探测到波束中的公共参考信号。

在步骤S2021中，基站例如可以采用以下方法确定终端的方位。

第一种方法，基站采用到达角度(Angel of Arrival，简称AOA)测距方式对终端发送的上行信号进行测量，以确定终端的方位。

该方法的具体过程为，在基站以外的地点设立锚点，在基站侧设有感知设备。感知设备通过感知终端发送的上行信号的到达方向，计算所述基站的接收节点和锚节点之间的相对方位或角度，再利用三角测量法计算出用户的方位。

第二种方法，基站采用协方差矩阵方式对终端发送的上行信号进行测量，以确定终端的方位。

该方法的具体过程为，根据终端发送的上行信号的协方差矩阵求得特征向量，特征向量表征的波束方向确定为用户的方向。

显然，除了上述描述的确定终端方位的方法外，根据需要还可以采用其他定位方法来确定终端的方位，这里不再穷举。

此外，上述确定终端的方位可以在终端接入小区时进行，例如，终端在接入小区时发送上行信号SRS(上行信道质量测量)，基站对SRS进行测量，以确定终端的方位。

显然，根据需要还可以选取其他上行信号，例如DM-RS(基于终端的解调参考信号)等，但不限于所举示例。

在步骤S2022中，基站例如可以采用固定波束方式或者动态波束方式来确定发送公共参考信号的波束。

固定波束方式为，基站根据终端的方位从赋形后的波束中选择一个发送公共参考信号的波束。

参考图3所示的固定波束方式，赋形后共有4个固定波束，基站根据终端的方位，从固定波束中选择一个与终端方位最接近的波束，例如选中依从上到下顺序的第3个波束，用来发送公共参考信号。

动态波束方式为，基站根据终端的方位生成一个新的波束，用来发送公共参考信号。

参考图4所示的动态波束方式，赋形后共有4个固定波束，基站根据终端的方位，生成一个新的波束，新波束例如为依从上到下顺序的第3个波束，用来发送公共参考信号。

上述两种波束确定方法，其中，固定波束方式实现起来相对比较容易，在固定波束数量较多的情况下，公共参考信号的发送方向也可以达到较高的准确性，动态波束方式实现起来相对比较复杂，但公共参考信号的发送方向的准确性非常高，并且该准确性不受固定波束数量的影响。

在本发明中，上述赋形后的波束可以采用相同的小区标识(如小区ID，或PCI)，当终端从一个波束覆盖的区域移动到另一个波束覆盖的区域时，由于两个波束的小区标识相同，因此在终端处不作切换处理，从而可以避免终端频繁地进行小区切换，提高了用户体验。此外，不同的波束采用相同的小区标识还可以改善小区间的干扰问题。

显然，本领域技术人员可以理解，在不关注或者无须解决上述小区频繁切换问题时，上述赋形后的波束也可以配置为采用不同的小区标识。

下面结合图5描述选择合适的波束发送公共参考信号，并发送下行数据的一个通信过程。

图5为本发明用于大规模天线的通信方法的又一个实施例的流程图。如图5所示，该实施例的方法包括：

步骤S501，基站利用大规模天线进行波束赋形，形成若干波束，即固定波束，设有N个固定波束。

步骤S502，用户的终端接入小区，发送上行信号。

步骤S503，基站对终端发送的上行信号进行测量，以确定终端的方位。

步骤S504，基站根据终端的方位确定发送公共参考信号的波束，例如可以采用前述的固定波束方式从N个固定波束选择一个合适的波束n来发送公共参考信号；或者采用前述的动态波束方式生成一个新的波束m来发送公共参考信号。

步骤S505，基站在确定的波束n或m上发送公共参考信号。

此外，本实施例的方法还可以包括步骤S506和步骤S507。

步骤S506，终端对公共参考信号进行测量，得到预编码矩阵指示(PMI)、信道质量指示(CQI)、秩指示(RI)中的一个或多个，并将这些测量结果发送给基站。测量结果能够反映信道的质量，以便基站侧进行调整。由于用户只针对被复用的一个波束上的公共参考信号进行计算和反馈，因此减小了用户侧终端的计算量，并且降低了反馈开销。

步骤S507，基站根据终端反馈的测量结果选择合适的调制编码方式，并使用波束n或m向终端发送下行数据。

图6为本发明的基站的一个实施例的结构图。如图6所示，本发明提供的基站60包括波束赋形单元601和参考信号发送单元602。波束赋形单元601用于利用大规模天线进行波束赋形，形成若干波束。参考信号发送单元602用于通过经波束赋形单元601赋形后的波束发送公共参考信号，公共参考信号在不同波束间进行复用。

下面结合图7描述参考信号发送单元602的具体结构。

如图7所示，在上述实施例的基础上，参考信号发送单元包括方位确定模块6021和参考信号发送模块6022。方位确定模块6021用于对终端发送的上行信号进行测量，以确定所述终端的方位；参考信号发送模块6022，用于根据所述终端的方位确定发送公共参考信号的波束，并在确定的波束上发送公共参考信号。

其中，参考信号发送模块6022可以包括波束确定子模块以及参考信号发送子模块。波束确定子模块用于根据终端的方位从赋形后的波束中选择一个发送公共参考信号的波束，或者用于根据终端的方位生成一个用来发送公共参考信号的新的波束。参考信号发送子模块用于在确定的波束上发送公共参考信号。

方位确定模块6021可以用于采用到达角度测距方式或者采用协方差矩阵方式对终端上行信号进行测量，以确定终端的方位。

此外，本发明的基站还可以包括配置单元，用于提供小区标识配置接口，通过小区标识配置接口将赋形后的波束配置为采用相同的小区标识，以避免终端频繁地进行小区切换。

本发明的基站还可以包括接收反馈单元，用于获取终端对公共参考信号进行测量得到的预编码矩阵指示、信道质量指示和/或秩指示，以便确定数据的调制编码方式。

图8为本发明的通信系统的一个实施例的结构图。如图8所示，本发明提供的通信系统包括基站60和终端80。基站60包括但不限于前述实施例中任一种基站，终端80用于探测赋形后的波束中的公共参考信号。

此外，根据本发明的方法还可以实现为一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可读介质，在该计算机可读介质上存储有用于执行本发明的方法中限定的上述功能的计算机程序。本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种用于大规模天线的通信方法，包括：

基站利用大规模天线进行波束赋形，形成若干波束；

基站通过赋形后的波束发送公共参考信号CRS，所述公共参考信号在不同波束间进行复用。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站通过赋形后的波束发送公共参考信号包括：

基站对终端发送的上行信号进行测量，以确定所述终端的方位；

基站根据所述终端的方位确定发送公共参考信号的波束，并在确定的波束上发送公共参考信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基站根据所述终端的方位确定发送公共参考信号的波束包括：

基站根据所述终端的方位从赋形后的波束中选择一个发送公共参考信号的波束；或者，

基站根据所述终端的方位生成一个新的波束，用来发送公共参考信号。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基站对终端发送的上行信号进行测量，以确定所述终端的方位包括：

基站采用到达角度测距方式或者协方差矩阵方式对终端发送的上行信号进行测量，以确定所述终端的方位。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述赋形后的波束配置为相同的小区标识，以避免终端频繁地进行小区切换。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

基站获取终端对所述公共参考信号进行测量得到的预编码矩阵指示、信道质量指示和/或秩指示，以便确定数据的调制编码方式。

7.一种用于大规模天线的基站，包括：

波束赋形单元，用于利用大规模天线进行波束赋形，形成若干波束；

参考信号发送单元，用于通过赋形后的波束发送公共参考信号CRS，所述公共参考信号在不同波束间进行复用。

8.根据权利要求7所述的基站，其特征在于，

所述参考信号发送单元包括：

方位确定模块，用于对终端发送的上行信号进行测量，以确定所述终端的方位；

参考信号发送模块，用于根据所述终端的方位确定发送公共参考信号的波束，并在确定的波束上发送公共参考信号。

9.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，

所述参考信号发送模块包括：波束确定子模块以及参考信号发送子模块；

所述波束确定子模块，用于根据所述终端的方位从赋形后的波束中选择一个发送公共参考信号的波束；或者，用于根据所述终端的方位生成一个用来发送公共参考信号的新的波束；

所述参考信号发送子模块，用于在确定的波束上发送公共参考信号。

10.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，

所述方位确定模块，用于采用到达角度测距方式或者采用协方差矩阵方式对终端上行信号进行测量，以确定所述终端的方位。

11.根据权利要求7所述的基站，其特征在于，还包括：

配置单元，用于提供小区标识配置接口，通过小区标识配置接口将赋形后的波束配置为相同的小区标识，以避免终端频繁地进行小区切换。

12.根据权利要求7所述的基站，其特征在于，还包括：

接收反馈单元，用于获取终端对公共参考信号进行测量得到的预编码矩阵指示、信道质量指示和/或秩指示，以便确定数据的调制编码方式。

13.一种用于大规模天线的通信系统，包括权利要求7-12中任一项所述的基站以及终端，所述终端用于探测赋形后的波束中的公共参考信号。