CN106576036B - 发送用于估计模拟波束的训练符号的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于发送针对混合波束成形的训练符号的方法和设备。根据本发明的一个实施方式的用于在支持混合波束成形的无线接入系统中发送用于估计模拟波束的训练符号的方法包括：重复地发送所述训练符号达与模拟候选波束的数目相等的次数的步骤；以及重复地发送广播信道达与模拟候选波束的数目相等的次数的步骤。发送所述训练符号的训练符号区段能够被分配至与分配有重复发送的所述广播信道的子帧相同的子帧。

Description

发送用于估计模拟波束的训练符号的方法和设备
技术领域
本发明涉及支持混合波束成形的无线电接入系统，并且更具体地，涉及发送用于估计模拟波束的训练符号的方法和装置。
背景技术
已经广泛配置了无线接入系统以提供诸如语音或数据这样的各种类型的通信服务。一般来说，无线接入系统是通过在多个用户之间共享可用系统资源(带宽、传输功率等)而支持所述多个用户的通信的多址系统。例如，多址系统包括码分多址(CDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、正交频分多址(OFDMA)系统和单载波频分多址(SC-FDMA)系统。
发明内容
技术问题
混和波束成形器基本上通过模拟波束成形和数字波束成形的组合而操作。此时，由于模拟波束和数字波束的发送区域被限制于特定区域，因此限制了多秩支持和多用户支持。具体地，在混合波束成形器中，由于对模拟波束的发送范围的限制，难以向多个用户设备(UE)同时发送广播信道(或广播信号)。
本发明提供了解决这种问题的各种方法。
本发明的一个目的是提供一种设计、分配并发送用于混和波束成形的模拟波束扫描的训练符号(或前导码)的方法。
本发明的另一目的是提供一种发送与混合波束成形的训练符号区段(section)关联的广播信道的方法。
本发明的另一目的是提供一种使用针对模拟波束扫描设计的训练符号来获得同步的方法。
本发明的另一目的是提供一种可应用于混合波束成形方法和数字波束成形方法两者的方法。
本发明的另一目的是提供支持这些方法的装置。
本发明解决的技术问题不限于上述技术问题，并且对于本领域技术人员而言，本文中没有描述的其它技术问题将通过以下说明而变得显而易见。
技术方案
本发明提供了用于发送针对混合波束成形的训练符号的方法和装置。为此，本发明提供了分配训练符号区段的方法、设置分配时期(period)的方法、将训练符号区段与广播信号关联的方法以及使用训练符号来获得同步的方法。
根据本发明的一个方面，一种在支持混合波束成形的无线电接入系统中发送用于估计模拟波束的训练符号的方法包括以下步骤：重复地发送所述训练符号达模拟候选波束的数目次；以及重复地发送广播信道达所述模拟候选波束的数目次。将发送所述训练符号的训练符号区段分配至与分配有重复发送的所述广播信道的子帧相同的子帧。
根据本发明的另一方面，一种在支持混合波束成形的无线电接入系统中发送用于估计模拟波束的训练符号的装置包括：发送器；以及处理器，该处理器被配置为生成并发送所述训练符号。所述处理器被配置为：控制所述发送器重复地发送所述训练符号达模拟候选波束的数目次以及控制所述发送器重复地发送广播信道达所述模拟候选波束的数目次。将发送所述训练符号的训练符号区段分配至与分配有重复发送的所述广播信道的子帧相同的子帧。
重复发送的所述训练符号可以被映射至不同的模拟波束。
所述训练符号区段可以被分配至刚好位于分配有所述广播信道的区域之前的区域。
所述训练符号区段被分配至位于分配有所述广播信道的区域之后并且位于所述子帧中的除了分配有小区特定信号的区域以外的离分配有所述广播信道的区域最近的区域。
重复发送的所述广播信道可以包括相同的系统信息，并且不同的模拟波束可以被加扰和发送。
可以根据所述训练符号的重复图案来设置关于所述模拟波束的波束宽度的标识符和/或信息。
本发明的这些方面仅是本发明的优选实施方式的一部分，并且本领域技术人员可以基于本发明的详细说明设计并理解基于本发明的技术特征的各实施方式。
有益效果
从以上说明显而易见的是，本发明的实施方式具有以下效果。
首先，能够设计、分配并发送用于混合波束成形的模拟波束扫描的训练符号(或前导码)。
其次，通过发送与混合波束成形的训练符号区段关联的广播信道，能够基于经由模拟波束估计而检测的模拟波束信息来高效地向UE发送广播信道。
再次，UE能够在无需单独的同步信号的情况下使用针对模拟波束扫描设计的训练符号而获得与eNB的同步。
本领域技术人员将要领会的是，能够通过本发明的实施方式实现的效果不限于上述效果，并且将从本发明的实施方式的上述说明获得并理解本文中没有描述的其它效果。也就是说，本领域技术人员将要领会的是，可以从本发明的实施方式获得能够通过实施本发明而获得的非计划中的效果。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，附图例示了本发明的实施方式并且与说明书一起解释本发明的原理。
图1是示出包括模拟波束成形器和射频(RF)链的发送器的框图。
图2是示出包括数字波束成形器和射频(RF)链的发送器的框图。
图3是示出包括混合波束成形器的发送端的框图。
图4是示出在基本发送端中配置的混合波束成形器的结构的示例的图。
图5是示出包括四个RF链的16-ULA天线结构的图。
图6是示出波束束缚向量和波束导向向量的波束图案的示例的图。
图7是示出根据模拟波束移位的最终天线阵列响应的图。
图8是示出应用了数字波束成形系数设计的天线阵列响应的图。
图9是例示分配模拟波束的训练符号区段的图。
图10是例示与PBCH关联地分配训练符号区段的方法的图。
图11是例示配置基于模拟波束成形的广播信道的方法的图。
图12是例示基于模拟波束信息对广播信道进行加扰的方法的图。
图13是示出通过在频域中插入空(零)子载波而在时域中重复OFDM符号的状态的图。
图14是例示训练序列重复图案与模拟波束图案之间关系的图。
图15是示出用于实现参照图1至图14描述的方法的装置的图。
具体实施方式
本发明的下述实施方式涉及在支持混合波束成形的无线电接入系统中发送用于估计模拟波束的训练符号的方法和装置。
本公开的下述实施方式是本公开的元件与特征以特定形式的组合。除非另外提及，否则元件或特征可以被认为是选择性的。可以在每个元件或特征不与其它元件或特征组合的情况下实施每个元件或特征。此外，可以通过元件和/或特征的组合部件来配置本公开的实施方式。可以重新设置本公开的实施方式中描述的操作顺序。任一实施方式的一些配置或元件可以被包括在另一实施方式中并且可以用其它实施方式的对应配置或特征来替换。
在描述附图时，将避免对本公开的已知过程或步骤的详细说明以免使本公开的主题不清楚。另外，将不描述本领域技术人员能够理解的过程或步骤。
贯穿本说明书，当特定部分“包括”或“包含”特定组件时，这指示不排除其它组件并且还包括其它组件，除非另有说明。在说明书中描述的术语“单元”、“-器/方”和“模块”指示可以通过硬件、软件或其组合实现的用于处理至少一个功能或操作的单元。另外，除非说明书中另有说明或者除非上下文明确地另有说明，否则在本发明的上下文中(更具体地，在所附的权利要求的上下文中)，术语“一”、“一个”、“该”等可以包括单数表示和复数表示。
在本公开的实施方式中，主要描述了基站(BS)和用户设备(UE)之间的数据发送和接收关系。BS是指网络的与UE直接通信的终端节点。描述为由BS执行的特定操作可以由BS的上节点执行。
即，明显的是，在由包括BS的多个网络节点构成的网络中，用于与UE通信而执行的各种操作可以由BS或除了BS以外的网络节点执行。术语“BS”可以用固定站、节点B、演进节点B(eNode B或eNB)、高级基站(ABS)、接入点等替换。
在本公开的实施方式中，术语终端可以用UE、移动站(MS)、订户站(SS)、移动订户站(MSS)、移动终端、高级移动站(AMS)等替换。
发送器是提供数据业务或语音业务的固定节点和/或移动节点，并且接收器是接收数据业务或语音业务的固定节点和/或移动节点。因此，在上行链路(UL)上，UE 可以用作发送器并且BS可以用作接收器。类似地，在下行链路(DL)上，UE可以用作接收器并且BS可以用作发送器。
本公开的实施方式可以由针对包括以下系统的无线接入系统中的至少一个公开的标准规范来支持：电气和电子工程师协会(IEEE)802.xx系统、第三代合作伙伴计划(3GPP)系统、3GPP长期演进(LTE)系统以及3GPP2系统。具体地，本公开的实施方式可以由标准规范3GPP TS 36.211、3GPP TS 36.212、3GPP TS 36.213、3GPP TS 36.321和3GPP TS36.331支持。也就是说，在本公开的实施方式中，为了清楚地揭示本公开的技术构思而没有描述的步骤或部分可以由上述标准规范来解释。在本公开的实施方式中使用的所有术语可以由标准规范来解释。
现在将参照附图详细地参考本公开的实施方式。将参照附图给出的详细说明意在解释本公开的示例性实施方式，而不是示出能够根据本发明实现的仅有实施方式。
下面的详细说明包括特定术语以便提供对本公开的全面理解。然而，将对本领域技术人员显而易见的是，可以在不脱离本公开的技术构思和范围的情况下用其它术语替换所述特定术语。
在下文中，3GPP LTE/LTE-A系统是本发明的实施方式中使用的无线接入系统的示例中的一个。
本公开的实施方式能够应用于诸如码分多址(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)等这样的各种无线接入系统。
CDMA可以实施为诸如通用陆地无线电接入(UTRA)或CDMA2000这样的无线电技术。TDMA可以实施为诸如全球移动通信系统(GSM)/通用分组无线业务 (GPRS)/增强型数据速率GSM演进(EDGE)这样的无线电技术。OFDMA可以实施为诸如IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、演进UTRA (E-UTRA)等这样的无线电技术。
UTRA是通用移动通信系统(UMTS)的一部分。3GPP LTE是演进UMTS (E-UMTS)的使用E-UTRA并且针对DL采用OFDMA且针对UL采用SC-FDMA 的一部分。LTE-Advanced(LTE-A)是3GPP LTE的演进。虽然在3GPP LTE/LTE-A 系统的上下文中描述了本公开的实施方式以便阐明本公开的技术特征，但是本公开也可应用于IEEE 802.16e/m系统等。
1.混合波束成形
1.1模拟波束成形技术和数字波束成形技术
使用多个天线的现有波束成形技术可以根据应用波束权向量/预编码向量的位置被粗略地划分为模拟波束成形技术和数字波束成形技术。
图1是示出包括模拟波束成形器和射频(RF)链的发送器的框图。
首先，模拟波束成形方法是应用于初始的多天线结构的代表波束成形方法，该模拟波束成形方法将经受数字信号处理的模拟信号划分成多条路径并且通过每条路径的移相器(PS)和功率放大器(PA)执行波束成形。如图1所示，对于模拟波束成形，从单个数字信号导出的模拟信号需要由连接至每个天线的PA和PS处理。也就是说，在模拟阶段，由PS和PA处理复权。这里，射频(RF)链表示用于将基带(BB) 信号转变成模拟信号的处理块并且在图2中示出其配置。
在模拟波束成形方法中，根据PS和PA的设备特征来确定波束成形精度。另外，由于设备的控制特征，因此模拟波束成形方法适合于窄带传输。相比之下，由于难以实现多流传输的硬件结构，因此用于增加传送率的复用增益相对低。此外，难以基于正交资源指派来针对每个用户执行波束成形。
图2是示出包括数字波束成形器和射频(RF)链的发送器的框图。
在数字波束成形时，与模拟波束成形不同，发送器在数字阶段使用BB处理来执行波束成形，以便在多输入多输出(MIMO)环境中使分集最大化并且复用增益。例如，如图2所示，在BB处理中执行预编码以能够进行波束成形(这里，RF链包括 PA)，因为用于波束成形的复权直接应用于发送的数据。
另外，在数字波束成形方法中，由于可以针对每个用户不同地执行波束成形，因此能够支持针对多个用户的同时的波束成形。由于针对分配有正交资源的每个用户独立地执行波束成形，因此调度灵活性高并且能够采用符合系统目的的发送端。另外，如果MIMO-正交频分复用(OFDM)技术应用于宽带传输环境，则能够针对每个子载波形成独立的波束。因此，数字波束成形方法能够基于增强的波束增益和系统容量增加来优化最大单用户传送率。因此，在当前的3G/4G系统中，已经引入了基于MIMO 技术的数字波束成形。
接下来，将描述显著增加了发送/接收天线的数目的大规模MIMO环境。
一般来说，在蜂窝通信中，假定应用于MIMO环境的发送/接收天线的最大数目是8。然而，由于大规模MIMO已经演进，因此天线的数目可能增加至几十个天线或几百个天线。如果在大规模MIMO环境中应用数字波束成形技术，则由于通过BB 处理来执行用于发送端的数字信号处理的几百个天线的信号处理，因此显著增加了信号处理复杂度。另外，由于需要数目上与天线数目对应的RF链，因此显著增加了硬件实施复杂度。
此外，由于需要所有天线的独立信道估计并且在频分双工(FDD)系统中需要包括所有天线的大规模MIMO信道的反馈信息，因此显著增加了导频和反馈开销。相比之下，如果在大规模MIMO环境中应用模拟波束成形技术，则发送端的硬件复杂度相对低，但是由于使用多个天线而导致的性能提高不显著并且资源指派灵活性降低。具体地，当宽带传输时难以控制每个频率的波束。
因此，在大规模MIMO环境中，代替唯一地仅选择模拟波束成形方法和数字波束成形方法中的一种，需要配置作为模拟波束成形结构和数字波束成形结构的组合的混合发送端的方法。也就是说，如下表1所示，使用模拟波束成形方法和数字波束成形方法的性能增益与复杂度之间的关系，需要设计能够使用大规模天线阵列降低其硬件实施复杂度并且使波束成形增益最大化的混合发送端。
表1
[表1]
1.2混合波束成形
混合波束成形的目的是配置在降低大规模MIMO环境中的硬件复杂度的同时具有模拟波束成形方法和数字波束成形方法的优点的发送端。
图3是示出包括混合波束成形器的发送端的框图。
如图3所示，混合波束成形方法可以被配置为使用模拟波束成形方法来执行粗波束成形并且使用数字波束成形方法来执行多流或多用户传输。
结果，通过同时利用模拟波束成形方法和数字波束成形方法来获得混合波束成形方法，以便降低发送端的实施复杂度或硬件复杂度。从根本上，现在将描述混合波束成形方法的技术问题。
(1)优化模拟/数字波束成形设计的困难
同时考虑模拟波束成形和数字波束成形的优化具有以下困难。从根本上，波束成形方法在数字波束成形中可使用相同时间-频率资源针对每个用户独立地应用，但是在模拟波束成形中应当使用相同时间-频率资源来应用公共波束成形方法。因此，这限制了可支持秩的数目、波束控制灵活性和波束成形分辨率的优化。
例如，存在诸如以下问题：1)根据RF链的数目的最大秩限制的问题、2)难以通过RF波束成形器进行子带波束控制的问题和3)波束分辨率/粒度分割问题。
(2)采用公共信号传输方法的必要性
在使用相同的时间-频率资源形成仅在特定方向上的波束的模拟波束成形方法中，不可能同时形成所有UE方向上的多个波束。因此，不能向分布在小区的整个区域中的所有UE同时发送诸如上行链路/下行链路控制信道、基准信号(RS)、广播信道、同步信号等这样的公共信号。另外，在发送上行链路RACH信道、探测基准信号、物理上行链路控制信道(PUCCH)等时可能产生问题。
(3)用于模拟/数字波束成形的附加导频和反馈设计的必要性
如果执行模拟/数字波束估计，则数字波束可以在不改变的情况下使用现有的正交导频指派方案，但是模拟波束需要与波束候选的数目对应的预定持续时间。这意味着当同时估计模拟波束与数字波束时，模拟波束估计的时间延迟大并且复杂度显著增加。
例如，可能由于模拟波束估计的时间延迟增加而导致系统损失，并且可能由于模拟波束和数字波束的组合的增加而增加波束估计复杂度。
(4)支持基于模拟波束的SDMA和FDMA的困难
在数字波束成形方法中，自由地执行针对多用户/流的波束成形。然而，在模拟波束成形方法中，由于对于整个传输频带执行相同的波束成形，因此难以针对每个用户或每个流独立地执行波束成形。具体地，由于难以经由正交频率资源指派支持 FDMA，因此难以优化频率资源效率。
例如，由于难以在频域中针对每个用户同时进行独立的波束成形，因此可能难以支持用于支持多址接入的正交频分多址(OFDMA)，并且由于难以在相同的频率-时间针对每个流进行独立的波束成形，因此可能难以支持用于支持多个流的单用户 -MIMO(SU-MIMO)。另外，由于难以在相同的频率-时间针对每个用户进行独立的波束成形，因此可能难以支持用于支持多个用户的多用户-MIMO(MU-MIMO)。
为了解决这些技术问题，本发明的实施方式提供了用于解决混合波束成形的模拟/数字波束估计复杂度的方法。
1.3混合波束成形系统模型
图4是示出在基本发送端中配置的混合波束成形器的结构的示例的图。
如图4所示，可以假定每个RF链只包括个独立天线的发送端结构。因此，天线的总数目与每个RF链的天线的数目之间的关系是最后，由于向发送天线独立地发送经过每个RF链的移相器(PS)和功率放大器(PA)的信号，因此可以导出在下面的式1中示出的矩阵式系统模型。
式1
[式1]
在式1中，yk表示在第k子载波处接收到的信号向量Nr×1，Hk表示第k子载波的Nr×Nt个信道，FRF表示在所有子载波中同样地配置的Nt×Nt个RF预编码器，并且表示在可根据子载波改变的第k个子载波处的NRF×NS个基带预编码器。另外， sk表示在第k个子载波处发送的信号向量NS×1，并且zk表示在第k个子载波处的噪声信号向量Nr×1。
此时，k表示子载波索引(k＝0,1,2,...,NFFT-1)，NFFT表示作为快速傅里叶变换(TTF)大小的子载波的总数目，并且NRF表示RF链的总数目。
另外，Nt表示发送端的天线的总数目，表示每个RF链包括的发送天线的数目，Nr表示接收端的天线的总数目，并且Ns表示发送数据流的数目。
此时，可以通过针对子载波k求解式1来获得下面的式2。
式2
[式2]
在式2中，通过用于改变RF链后的波束的相位的移相器和PA而获得的模拟波束成形等效预编码矩阵FRF(Nt×NRF矩阵)可以被定义为如下面的式3所示。
式3
[式3]
另外，RF预编码矩阵FRF的每个RF链的预编码权可以被定义为如下面的式4所示。
式4
[式4]
1.4均匀线性阵列(ULA)天线的混合波束成形器(BF)的波束辐射图案
图5是示出包括4个RF链的16-ULA天线结构的图。
ULA天线的阵列响应向量可以被定义为如下面的式5所示。
式5
[式5]
其中，λ表示波长，并且d表示天线间的距离。为了指示混合波束成形器的天线辐射图案，为了方便，假定RF链的数目是4，并且每个RF链的模拟天线的数目是4。在图5中示出了这种波束成形器。此时，发送天线的总数目是16，并且天线间的距离是d＝λ/2。
此时，模拟终端的PS和PA可以由等效波束成形权表示，并且可以被定义为如下面的式6所示。
式6
[式6]
此时，在数字波束成形阶段采用的任意秩-1权向量可以被定义为如下面的式7 所示。
式7
[式7]
FBB＝v1＝[v1 v2 v3 v4]T
应用了式6的模拟波束成形和式7的数字波束成形的天线阵列响应向量可以由下面的式8表示。此时，假定天线间的距离是d＝λ/2。每个天线阵列响应向量可以由所有向量元素之和表示。
式8
[式8]
此时，模拟波束成形权可以被设置为如下面的式9所示。这是通常采用的模拟波束成形权设置方法，以便经由模拟波束成形设置视轴(boresight)。
式9
[式9]
如果使用式9来简化式8，则能够获得下面的式10。
式10
[式10]
通过将式10一般化来获得下面的式11。
式11
[式11]
其中，φ表示用于确定模拟波束成形的程度。例如，如果设置或π/6，则设置在θ＝30°或π/6具有最大波束增益的波束成形方向。
另外，波束束缚向量s确定整个有效范围，并且数字波束成形范围被限制在对应区域中。图6是示出波束束缚向量和波束导向向量的波束图案的示例的图。图7 是示出根据模拟波束移位的最终天线阵列响应的图。
参照图6，波束束缚向量s由虚线表示，并且波束增益和波束导向向量t由实线表示。最后，在图7中示出了应用用于确定数字波束成形的所有向量 v1＝[v1 v2 v3 v4]T的累计波束图案结果。也就是说，能够看出，有效波束范围被限制于波束束缚向量s。
1.5考虑模拟波束系数的数字波束系数设置方法
如上所述，混合波束成形的波束图案由图11中示出的RF链的总数目NRF和每个 RF链的模拟天线的数目表示。这里，数字波束成形系数的权向量具有1×NRF的长度。这里，最终波束方向是模拟波束权和数字波束权的组合。现在将描述当在不对模拟波束成形进行预补偿的情况下应用数字波束成形时可能发生的问题。另外，在下文中，为了方便描述，将基于式给出描述。此时，式 10的数字波束成形权v＝[v1 v2 v3v4]T可以被设计为如下面的式12所示。
式12
[式12]
可以通过将式12一般化来获得下面的式13。
式13
[式13]
在式12和式13中，考虑数字波束成形角度ψ的最终阵列响应向量可以被定义为如下面的式14所示。
式14
[式14]
在式14中，括号之间的[sin(θ)-sin(φ)-sin(ψ)]确定最终波束成形角度。也就是说，通过经由模拟波束成形调整sin(φ)并且经由数字波束成形控制sin(ψ)，最终调整具有最大波束增益的sin(θ)。此时，如果通过模拟波束成形将视轴设置为φ＝30°并且通过用于精细调谐的数字波束成形来设置ψ＝5°，则式14最终变成式15。
式15
[式15]
结果，具有最大波束增益的角度是满足sin(θ)-sin(30°)-sin(5°)＝0的θ。也就是说，在波束成形时，假定通过模拟波束成形使波束移位30°并且通过数字波束成形使波束移位5°来使波束最终移位35°。然而，满足sin(θ)-sin(30°)-sin(5°)＝0的θ不是精确地为35°。也就是说，大约满足θ≈φ+ψ的关系。然而，在这种情况下，随着通过模拟/数字波束成形的波束控制范围增加，由于满足sin(θ)＝sin(φ)+sin(ψ)的波束成形设置角度具有θ≠φ+ψ的关系，因此上述假定不再有效。
因此，本发明提供了当执行数字波束成形时通过针对模拟波束成形执行预补偿来精确地执行波束控制的方法。也就是说，可以基于下面的式16来设置数字波束成形系数。
式16
[式16]
：阿达马乘积
在式16中，用来对模拟波束进行预补偿并且与最终数字波束对应。
现在，将描述设置数字波束的最终方向的方法。例如，在的环境中，为了通过模拟波束成形将所有波束旋转φ＝30°并且通过数字波束成形将所述波束进一步旋转ψ＝5°以将最终波束方向设置为35°，设计数字波束成形系数的方法可以被定义为如下面的式17所示。
式17
[式17]
通过将式16的数字系数应用于式10而获得的最终天线阵列响应向量可以被定义为如下面的式18所示。
式18
[式18]
在式18中，在φ＝30°的情况下，如果通过应用ψ＝+5°将最终波束成形旋转角度设置为35°，则获得式19。
式19
[式19]
如果对于ψ＝±5°,±10°,±15°执行数字波束成形，则获得图8中示出的最终天线阵列响应向量的波束形状。图8是示出应用了数字波束成形系数设计的天线阵列响应的图。
参照图8中示出的结果，通过这种数字波束成形系数设计方法能够实现混合波束成形器的精确波束控制。
2.用于混合波束成形的前导码
在本发明的实施方式中，提出了通过用于模拟波束估计的训练区段与混合波束成形中的广播信道(BCH)之间的联合的模拟波束扫描方法。另外，作为另一实施方式，提出了使用训练区段的同步估计方法。在本发明的实施方式中，训练区段表示发送前导码的区段。
2.1分配与广播信道关联的针对模拟波束的训练符号区段的方法
在下文中，将描述分配用于模拟波束估计的训练符号区段的方法。在本发明的实施方式中，可以与广播信道相邻地分配用于模拟波束估计的训练符号，并且广播信道可以被重复发送达模拟候选波束的数目次。
2.1.1与PBCH关联的训练符号区段的位置
图9是例示针对模拟波束分配训练符号区段的方法的图。
图9中示出的子帧的结构基本上基于在LTE/LTE-A系统中定义的帧结构类型1 或帧结构类型2。也就是说，一个子帧包括2个时隙，并且每个时隙包括6个或7个 OFDM符号。每个子帧可以由1ms的传输时间间隔(TTI)构成。
在本发明的实施方式中，用于模拟波束估计的训练符号区段表示分配有一个或更多个训练符号的区段。训练符号可以由前导码、基准信号或导频符号构成。
虽然在图9中示出了四个模拟波束候选，但是波束候选的数目可以是N(任意正整数)个。
在图9中的(a)中，假定用于模拟波束估计的训练符号区段的数目等于粗模拟波束的数目。例如，如图9中的(b)所示，如果假定模拟波束的总数目是4，则针对模拟波束训练分配总共分配4个训练符号。另外，与训练符号区段相邻地分配广播信道(PBCH)，并且使用相同的模拟波束成形来发送所述PBCH。重复发送广播信道的次数至少等于粗模拟波束的数目，以便在服务覆盖范围内在所有方向上发送相同的系统信息。在图9中的(a)中，以20ms的周期发送广播信道，并且包括相同广播信息的广播信道(物理广播信道(PBCH))可以被重复发送4次。
如图9中的(b)所示，粗模拟候选波束可以具有不同的发送角度，并且重复发送的训练符号可以被映射至具有不同角度的模拟波束。
图10是例示与PBCH关联地分配训练符号区段的方法的图。
图10中的(a)示出了分配刚好在PBCH分配区域之前的训练符号区段的示例。位于PBCH之前的符号不是分配有小区特定基准信号(CRS)的区域，并且因此可以被定义为用于针对整个频带进行模拟波束扫描的训练符号区段。
在图10中的(a)中，训练符号区段可以被分配给刚好位于PBCH分配区域之前的区域，使得可以在不被限制在控制区域(PCFICH/PHICH/PDCCH传输区域)和CRS 传输区域中的情况下发送训练符号。也就是说，由于可以在整个频带中发送模拟波束扫描的训练符号，因此可以显著提高UE检测到训练符号的可能性。
图10中的(b)示出了在PBCH分配区域之后分配训练符号区段的示例。刚好位于PBCH之后的符号被分配CRS，并且因此不适于作为被分配训练符号区段的区域。因此，位于PBCH分配区域之后的符号当中的离未被分配CRS的PBCH分配区域最近的符号可以被设置为训练符号区段。图10中的(b)示出了模拟波束扫描的训练符号区段被分配至与PBCH分配符号分隔开一个符号的符号的子帧。
图10中的(c)和图10中的(d)是例示向被分配PBCH的子帧分配训练符号以与所述PBCH分隔开预定间隔的方法的图。
可以与位于PBCH之前的控制区域(即，PDCCH分配区域)相邻地分配模拟波束扫描的训练符号区段。然而，此时，可以根据PDCCH的范围灵活地分配训练符号区段。分配有PDCCH的控制区域可以被分配给最多三个OFDM符号。如果两个或更少个符号被定义为控制区域，则训练符号区段可以被设置为如图10中的(d)所示。
分配有PDCCH的控制区域的大小由物理控制格式指示符信道(PCFICH)确定。图10中的(c)示出了当PCFICH被设置为2时，分配给子帧中的刚好位于发送PBCH 的控制区域(即，OFDM符号索引#2)之后的符号的训练符号区段。图10中的(d) 示出了当PCFICH被设置为3时，分配给子帧中的刚好位于发送PBCH的控制区域 (即，OFDM符号索引#3)之后的符号的训练符号区段。
在图10中，模拟波束成形的前导码表示在训练符号区段中发送的训练符号，其也可以被称为基准信号或导频信号。
2.1.2与PBCH关联的训练符号区段的分配时期
训练符号区段的分配时期可以被设置为模拟候选波束的数目N。可以与模拟候选波束的数目N成比例地执行通过广播信道发送的广播信息的更新。
在本实施方式中，可以在与粗模拟波束的数目对应的时期更新通过广播信道发送的广播信息(即，系统信息)。通过此，UE可以与应用了模拟波束成形的训练符号区段对应地执行BCH获取和更新。另外，每个UE可以获取模拟波束成形覆盖范围内的具有相同波束指向性的PBCH。
也就是说，PBCH具有在相同的粗模拟波束训练符号时期内重复相同信息的结构，这将参照图11进行描述。图11是例示配置基于模拟波束成形的广播信道的方法的图。
在图11中，模拟波束候选的数目是4并且可以分配训练符号区段和广播信道。此时，当发送训练符号T1至T4时，通过BCH1发送的系统信息与通过BCH2、BCH3 和BCH4发送的系统信息相同，但是使用不同的模拟波束成形来发送的。
在图11的训练符号区段中，UE可以使用如下面的式20所示的预定序列通过相关检测来获取不同的模拟波束信息。
式20
[式20]
N：序列长度或FFT大小
I：粗模拟波束或模拟波束ID的数目
在式20中，rn表示UE接收到的数据(即，应用了模拟波束的训练符号)。在式 20中，N表示为了检测模拟波束而要相关的序列的长度，并且I(i＝1,2,3,…,I)表示模拟波束的数目或模拟波束ID的数目。
此时，UE使用第一序列来执行相关，以便在第一训练符号区段中检测模拟波束。以这种方式，UE可以被配置为在第二训练符号区段、第三训练符号区段和第四训练符号区段中重复地执行模拟波束检测处理。
另外，由于使用相同的模拟波束成形来发送与训练符号区段相邻的应用了模拟波束成形的BCH，因此也可以在小区内向UE发送BCH并且在与粗模拟波束扫描步骤相同的单元中更新BCH。
2.1.3加扰广播信道的方法
在本发明的实施方式中，可以使用模拟波束信息来加扰广播信道。已经检测到训练符号的UE可以使用模拟波束检测信息来检测广播信道信息。
例如，假定信道编码被应用于广播信道并且经受CRC处理的广播信道的数据位的总数目是M。此时，如果应用于训练符号区段Ti的模拟波束信息(例如，标识符) 被定义为则通过广播信道发送的广播信息(即，BCH的数据)可以如下面的式21所示那样被加扰。
式21
[式21]
i＝0,1,2,…,(Mbit－1)
c(i)：加扰序列
在式21中，用于生成加扰序列c(i)的初始值cinit可以通过基于在下面的式22中示出的模拟波束标识符值而定义的函数来确定。
式22
[式22]
在式22中，表示发送模拟波束或广播信道的服务小区的标识符。
图12是例示基于模拟波束信息对广播信道进行加扰的方法的图。
通过这种处理，可以获得模拟波束信息，同时，可以通过BCH来获得系统信息。假定如果没有通过BCH获得系统信息，则也没有获得模拟波束信息。应用加扰序列的方法可应用于除了在本发明中公开的方法以外的功能和处理方法。
2.2使用训练符号区段的重复图案来检测同步的方法
在下文中，本发明的下述实施方式涉及除了使用训练符号区段的时间轴重复图案的模拟波束检测以外，在UE处检测与eNB的同步的方法。
最初没有被同步的UE可以使用上述训练符号区段的特性来获得与eNB的基本同步并且此后使用模拟波束训练的训练符号区段。
在下文中，将描述在针对模拟波束的训练符号区段T1中在UE处获得下行链路同步信号的方法(参见图11或图12)。
2.2.1使用发送训练符号的重复图案的同步检测
在下述实施方式中，将描述在训练符号区段中不向整个频域分配序列的情况下使用位于频域的中部的子载波的方法。
例如，由于在频域中固定子载波间隔的状态下插入空子载波或零子载波(或零位)，因此在时域中重复相同的训练信号。可以根据在相同的OFDM符号时期中插入的零子载波的数目来重复相同训练符号的波形。
图13是示出通过在频域中插入空(零)子载波而在时域中重复OFDM符号的状态的图。图13的左侧示出了原始子载波，并且图13的右侧示出了当插入空子载波时重复的训练信号的波形。
参照图13，根据在分配有实际序列数据的子载波之间插入的空子载波的数目N，在相同时域的OFDM符号时期内重复相同的信号(N+1)次。子载波间隔可以不变并且可以在不改变时期Ts和采样频率fs的情况下使用样本。
此时，如果在频域中仅插入一个空子载波，则在相同的符号区段中重复相同的信号两次，如图13的(b)所示。因此，UE可以获得如下面的式23所示的同步。
式23
[式23]
|E|2≥阈值
存在具有与FFT大小相同的符号持续时间的符号。此时，可以使用在相同的符号持续时间中重复的符号的特性来估计其值最大的位置。可以考虑系统结构和序列设计来确定基准值。
2.2.2使用训练符号区段的重复图案来发送模拟波束宽度信息的方法
下述实施方式涉及使用用于模拟波束估计的每个前导码(训练符号)的序列的时域重复图案来发送模拟波束宽度信息的方法。
在混合波束成形中，可以根据每个射频(RF)链联接的物理天线的数目来确定模拟波束图案的波束宽度。因此，eNB可以使用训练符号区段的时域中的重复图案向 UE隐含地发送这种模拟波束图案信息。UE可以获得训练符号区段的信息和/或模拟波束的传输宽度信息。
图14是例示训练序列重复图案与模拟波束图案之间关系的图。也就是说，图14 示出了如下面的表2所示配置的模拟波束的图案。
表2
[表2]
重复次数(次数) 粗模拟波束宽度 训练符号时期(或训练符号的数目)
1 宽 1个符号
2 中 2个符号
3 窄 4个符号
...
参照表2和图14，如果没有重复训练序列，则训练符号或训练符号时期被设置为1。在这种情况下，粗模拟波束具有最宽的波束宽度。如果训练序列被重复预定次数，则根据重复次数来设置训练符号或训练符号时期(参见表2)。此时，随着训练序列的重复次数增加，粗模拟波束的波束宽度可以减小。
也就是说，由于模拟波束的波束宽度减小，因此可以配置更多的模拟候选波束。因此，优选的是，增加训练符号区段。
虽然基于混合波束结构描述了本发明的上述实施方式，如图5所示，但是这些实施方式可应用于利用数字波束成形阶段替换模拟波束成形阶段的情况。也就是说，该技术可通过天线分小组(sub-grouping)应用于具有分层结构的数字波束成形结构。
另外，虽然基于eNB向UE发送信号的下行链路情况描述了本发明的实施方式，但是本发明的实施方式可应用于发送器和接收器的任意组合。例如，本发明的实施方式可应用于UE向eNB发送信号的上行链路传输情况、UE对UE信号传输情况(D2D、 V2V等)或eNB对eNB信号传输情况(中继、无线回程等)。
3.装置
在图15中示出的装置是能够实现在前参照图1至图14描述的方法的装置。
UE可以在UL上用作发送端并且在DL上用作接收端。eNB可以在UL上用作接收端并且在DL上用作发送端。
也就是说，UE和eNB中的每一个可以包括用于控制信息、数据和/或消息的发送和接收的发送器1540或1550和接收器1560或1570以及用于发送和接收信息、数据和/或消息的天线1500或1510。
UE和eNB中的每一个还可以包括用于实现本公开的上述实施方式的处理器 1520或1530以及用于临时存储或永久存储处理器1520或1530的操作的存储器1580 或1590。
可以使用UE和eNB的族件和功能来实现本发明的实施方式。另外，UE和eNB 的处理器中的每一个可以包括支持模拟波束成形的模拟波束成形器和支持数字波束成形的数字波束成形器。因此，UE或eNB的处理器可以将在第一章节和第二章节中描述的方法进行组合以应用用于支持多秩的混合波束成形方法。关于其详细说明，参见第一章节和第二章节。
UE和eNB的发送器和接收器可以执行用于数据传输的分组调制/解调功能、高速分组信道编码功能、OFDMA分组调度、TDD分组调度和/或信道化。图15的UE 和eNB中的每一个还可以包括低功率射频(RF)/中频(IF)模块。
另外，UE可以是个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、个人通信业务(PCS)电话、全球移动系统(GSM)电话、宽带码分多址(WCDMA)电话、移动宽带系统(MBS) 电话、手持式PC、膝上型PC、智能电话、多模多带(MM-MB)终端等中的任一种。
智能电话是具有移动电话和PDA两者的优点的终端。智能电话将PDA的功能 (即，诸如传真发送和接收以及互联网连接这样的调度和数据通信)合并到移动电话中。MB-MM终端是指内置有多模芯片并且能够在移动互联网系统和其它通信系统 (例如，CDMA2000、WCDMA等)的任一个中操作的终端。
可以通过各种装置(例如，硬件、固件、软件或其组合)实现本公开的实施方式。
在硬件配置中，根据本公开的示例性实施方式的方法可以通过一个或更多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器等实现。
在固件或软件配置中，根据本公开的实施方式的方法可以按照执行上述功能或操作的模块、过程、功能等的形式实现。软件代码可以存储在存储器1580或1590中并且由处理器1520或1530执行。存储器位于处理器内或处理器外，并且可以通过各种已知手段向处理器发送数据和从处理器接收数据。
本领域技术人员将要领会的是，在不偏离本公开的精神和必要特征的情况下，可以按照本文提出的方式以外的特定方式来实现本公开。因此，上述实施方式将被解释为在所有方面是例示性的而非限制性的。本发明的范围应当由所附的权利要求及它们的合法等同物而非上述说明来确定，并且落入所附的权利要求的含义和等同范围内的所有修改意在被包含在本文中。对本领域技术人员显而易见的是，在所附的权利要求中彼此没有明确地引用的权利要求可以被组合地提出为本公开的实施方式或者通过申请提交之后的后续修改而被包括为新的权利要求。
工业实用性
本公开可应用于包括3GPP系统、3GPP2系统和/或IEEE 802.xx系统的各种无线接入系统。除了这些无线接入系统以外，本公开的实施方式还可应用于无线接入系统找到其应用的所有技术领域。

Claims (6)

1.一种在支持混合波束成形的无线电接入系统中由发送设备发送训练信号和广播信道的方法，该方法包括以下步骤：
经由第一正交频分复用OFDM符号使用第X模拟传输波束来发送所述训练信号，
其中，使用所述第X模拟传输波束发送的所述训练信号包括所述第X模拟传输波束的标识信息，
其中，所述第X模拟传输波束是N个候选模拟传输波束中的一个，其中，X和N是自然数；以及
经由第二OFDM符号使用所述第X模拟传输波束来发送所述广播信道，
其中，在所述N个候选模拟传输波束中的每一个上执行所述训练信号和所述广播信道的发送，
其中，所述第一OFDM符号在同一子帧中被分配至所述第二OFDM符号之后，
其中，通过具有基于所述第X模拟传输波束的所述标识信息和小区标识符确定的初始值的加扰序列来对使用所述第X模拟传输波束发送的所述广播信道进行加扰。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一OFDM符号不同于用于发送小区特定基准信号的第三OFDM符号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述N个候选模拟传输波束中的每一个发送的所述广播信道是相同的。
4.一种在支持混合波束成形的无线电接入系统中发送训练信号和广播信道的装置，该装置包括：
发送器；以及
处理器，该处理器被配置为生成并发送所述训练信号，
其中，所述处理器被配置为：
控制所述发送器经由第一正交频分复用OFDM符号使用第X模拟传输波束发送所述训练信号，
其中，使用所述第X模拟传输波束发送的所述训练信号包括所述第X模拟传输波束的标识信息，
其中，所述第X模拟传输波束是N个候选模拟传输波束中的一个，其中，X和N是自然数；并且
控制所述发送器经由第二OFDM符号使用所述第X模拟传输波束发送所述广播信道，
其中，在所述N个候选模拟传输波束中的每一个上执行所述训练信号和所述广播信道的发送，
其中，所述第一OFDM符号在同一子帧中被分配至所述第二OFDM符号之后，
其中，通过具有基于所述第X模拟传输波束的所述标识信息和小区标识符确定的初始值的加扰序列来对使用所述第X模拟传输波束发送的所述广播信道进行加扰。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第一OFDM符号不同于用于发送小区特定基准信号的第三OFDM符号。
6.根据权利要求4所述的装置，其中，使用所述N个候选模拟传输波束中的每一个发送的所述广播信道是相同的。
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