CN107005298B

CN107005298B - 在无线通信系统中基于混合波束成形发送控制信道的方法和设备

Info

Publication number: CN107005298B
Application number: CN201580065637.1A
Authority: CN
Inventors: 金起台; 姜智源; 李吉范; 金希真; 金东奎
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2021-05-14
Anticipated expiration: 2035-12-02
Also published as: EP3229382A1; US10616907B2; WO2016089122A1; EP3229382B1; US20180270844A1; EP3229382A4; KR20170092553A; CN107005298A

Abstract

提供一种在无线通信系统中发送用于混合波束成形的控制信息的方法。基站基于关于模拟波束的反馈信息对多个终端分组，并且通过使用特定时间‑频率资源复用和发送各个组内的终端的控制信息。通过各种方法基于关于多个模拟波束的反馈信息分组多个终端。另外，通过各种方法能够复用各个组内的终端的控制信息。

Description

在无线通信系统中基于混合波束成形发送控制信道的方法和设备

技术领域

本发明涉及无线通信，并且更加具体地，涉及一种在无线通信系统中基于混合波束成形发送控制信道的方法和设备。

背景技术

第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)是一种使能高速分组通信的技术。对于包括旨在减少用户和提供商成本、改进服务质量、以及扩大和提升覆盖和系统性能的那些的LTE目的已经提出了许多方案。作为上层要求，3GPP LTE需要减少的每比特成本、增加的服务可用性、频带的灵活使用、简单结构、开放式接口、以及适当的终端功率消耗。

作为提升有限的资源的效率的方式，积极地开发所谓的多天线技术，其通过在发射机和接收机上放置多个天线来覆盖更多空间区域以实现资源利用，从而实现分集增益，并且通过各个天线并行地发送数据来增加传输容量。多天线技术可用采用波束成形和/或预编码以提高信噪比(SNR)。在发送端处能够使用反馈信息的闭环系统中，波束成形和/或预编码可以被使用以通过这样的反馈信息最大化SNR。波束成形被广泛地分类成模拟波束成形和数字波束成形。

大规模多输入多输出(MIMO)是一种多天线技术，其中数十个天线或者甚至更多的天线，比现在多很多，被放置在基站以实现更高的数据速率和更高的能量效率。当传统的模拟波束成形和/或数字波束成形在大规模MIMO中被直接使用时，信号处理和/或硬件实现可能变得非常复杂，或者通过多个天线的使用的性能增加仅是细微的并且资源分配的灵活性可能被降低。因此，在大规模MIMO中，传统的模拟和数字波束成形的组合——混合波束成形的使用正在讨论之中。

同时，因为由于混合波束成形的特性模拟波束的传输范围受限，所以可能难以同时将控制信道发送到各个用户。因此，考虑到模拟波束限制，应进行控制信道资源调度。

发明内容

技术问题

本发明提供一种在无线通信系统中基于混合波束成形发送控制信道的方法和设备。本发明提供一种发送用于混合波束成形的控制信道的方法。本发明提供一种通过使用基于波束扫描前导的反馈信息对用户进行分组的方法和分配控制信道资源的方法。本发明提供一种UE获取控制信道的检测方法。本发明提供一种用于混合波束成形的基本天线应用结构。

技术方案

在一个方面中，提供一种在无线通信系统中通过基站发送用于混合波束成形的控制信息的方法。该方法包括：基于关于模拟波束的反馈信息分组多个用户设备(UE)；以及通过使用特定时间-频率资源在各个组内复用和发送UE的控制信息。

在另一方面中，提供一种在无线通信系统中通过用户设备检测控制信道的方法。该方法包括：基于优选的波束获取时间-频率资源；以及从获取的时间-频率资源检测控制信道。

有益效果

通过考虑混合波束成形中的模拟波束限制可以有效地进行控制信道资源调度。

附图说明

图1示出蜂窝系统。

图2示出3GPP LTE的无线电帧的结构。

图3是包括模拟波束成形器和射频(RF)链的发射机的框图。

图4是包括数字波束成形器和RF链的发射机的框图。

图5是包括混合波束成形器的发射机的框图。

图6示出包括用于混合波束成形的4个RF链的16ULA天线结构的示例。

图7示出波束边界向量s、波束增益以及导向向量t的波束图案的示例。

图8示出根据模拟波束移位的最终天线阵列响应的示例。

图9示出根据本发明的示例性实施例的通过模拟波束图案对UE分组的示例。

图10示出根据本发明的示例性实施例的UE分组的示例。

图11示出根据本发明的示例性实施例的控制信道复用的示例。

图12示出根据本发明的示例性实施例的控制信道复用的另一示例。

图13示出根据本发明的示例性实施例的在垂直方向中允许多个模拟波束的同时形成的天线结构的示例。

图14示出根据本发明的示例性实施例的在水平方向中同时允许多个模拟波束的形成的天线结构的示例。

图15示出根据本发明的示例性实施例的控制信道复用的另一示例。

图16示出根据本发明的示例性实施例的发送用于混合波束成形的控制信息的方法。

图17示出根据本发明的示例性实施例的通过使用前导基于优选的扇区波束检测控制信道的方法的示例。

图18示出根据本发明的示例性实施例的基于在前一周期中已经反馈的优选的扇区波束检测控制信道的方法的示例。

图19示出根据本发明的示例性实施例的检测控制信道的方法的示例。

图20示出实现本发明的实施例的无线通信系统。

具体实施方式

下文描述的技术能够在各种无线通信系统中使用，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。CDMA能够以诸如通用陆上无线电接入(UTRA)或者CDMA-2000的无线电技术来实现。TDMA能够以诸如全球移动通信系统(GSM)/通用分组无线电服务(GPRS)/增强型数据速率GSM演进(EDGE)的无线电技术来实现。OFDMA能够以诸如电气与电子工程师协会(IEEE)802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802-20、演进的UTRA(E-UTRA)等的无线电技术来实现。IEEE802.16m是IEEE 802.16e的演进，并且提供与基于IEEE 802.16的系统的后向兼容性。UTRA是通用移动电信系统(UMTS)的一部分。第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)是使用E-UTRA的演进的UMTS(E-UMTS)的一部分。3GPP LTE在下行链路中使用OFDMA，以及在上行链路中使用SC-FDMA。高级LTE(LTE-A)是3GPP LTE的演进。

为了清楚起见，以下的描述将集中于LTE-A。然而，本发明的技术特征不受限于此。

图1示出蜂窝系统。参考图1，蜂窝系统10包括至少一个基站(BS)11。各个BS 11将通信服务提供给特定的地理区域15a、15b以及15c(通常称为小区)。每个小区可以被划分成多个区域(被称为扇区)。用户设备(UE)12可以是固定的或者移动的，并且可以被称作其他名称，诸如，移动站(MS)、移动终端(MT)、用户终端(UT)、订户站(SS)、无线设备、个人数字助理(PDA)、无线调制解调器、手持式设备。BS 11通常指的是与UE 12通信的固定站并且可以被称为其他名称，诸如，演进的节点B(eNB)、基站收发系统(BTS)、接入点(AP)等等。

通常，UE属于一个小区，并且UE属于的小区被称为服务小区。将通信服务提供给服务小区的BS被称为服务BS。蜂窝系统包括与服务小区相邻的不同小区。与服务小区相邻的不同小区被称为邻近小区。将通信服务提供给邻近的小区的BS被称为邻近BS。基于UE相对地确定服务小区和邻近小区。

此技术能够被用于下行链路(DL)或者上行链路(UL)。通常，DL指的是从BS 11到UE12的通信，并且UL指的是从UE 12到BS 11的通信。在DL中，发射器可以是BS 11的一部分，并且接收器可以是UE 12的一部分。在UL中，发射器可以是UE 12的一部分并且接收器可以是BS 11的一部分。

图2示出3GPP LTE的无线电帧的结构。参考图2，无线电帧由10个子帧组成，并且子帧由两个时隙组成。无线电帧内的时隙从#0到#19编号。传输时间间隔(TTI)是用于数据传输的基本调度单元。在3GPP LTE中，一个TTI可以等于要发送一个子帧所耗费的时间。一个无线电帧可以具有10ms的长度，一个子帧可以具有1ms的长度，并且一个时隙可以具有0.5ms的长度。

一个时隙包括时域中的多个正交频分复用(OFDM)符号和频域中的多个子载波。因为3GPP LTE在DL中使用OFDMA，所以OFDM符号用于表示一个符号时段。根据多接入方案OFDM符号可以被称作其他名称。例如，当SC-FDMA作为UL多接入方案使用时，OFDM符号可以被称为SC-FDMA符号。资源块(RB)是资源分配单元，并且包括一个时隙中的多个连续的子载波。仅为了示例性目的示出无线电帧的结构。因此，被包括在无线电帧中的子帧的数目或者被包括在子帧中的时隙的数目或者被包括在时隙中的OFDM符号的数目可以以各种方式修改。3GPP LTE在常规循环前缀(CP)中将一个时隙定义为7个OFDM符号并且在扩展CP中将一个时隙定义为6个OFDM符号。

将会描述对于混合波束成形的需求。根据波束成形权重向量(或者预编码向量)被应用于的位置，使用多个天线的波束成形技术可以被广义地划分成模拟波束成形技术(在下文中，“模拟波束成形”)和数字波束成形技术(在下文中，“数字波束成形”)。

图3是包括模拟波束成形和射频(RF)链的发射机的框图。模拟波束成形是一种典型的被应用于较早的多天线结构的波束成形技术。在模拟波束成形中，通过将由数字信号处理产生的模拟信号分割成多个路径并且为各个路径配置相移(PS)和功率放大器(PA)设置形成波束。参考图3，通过被连接到各个天线的PS和PA处理从单个数字信号导出的模拟信号。即，PS和PA在模拟阶段中处理复数权重。在此，RF链指的是将基带信号转换成模拟信号的处理块。在模拟波束成形中，通过PS和PA的要素特性确定波束精确度，并且要素的控制特性使模拟波束成形对于窄带传输来说是有利的。此外，硬件结构使其难以实现多流传输，从而使更高的数据速率的复用增益相对小并且使其基于正交资源分配形成每个用户的波束是不切实际的。

图4是包括数字波束成形器和RF链的发射机的框图。在数字波束成形中，与模拟波束成形相反，通过基带过程在数字阶段中形成波束，以便于最大化MIMO环境中的分集和复用增益。参考图4，通过在基带过程中执行预编码可以形成波束。RF链可以包括PA。因此，为了波束成形产生的复数权重可以被直接地应用于发送的数据。因为可以为各个用户形成不同的波束，所以数字波束成形可以支持同时的多用户波束成形。此外，数字波束成形允许为资源被正交地分配到的各个用户形成独立的波束，从而提供高的调度灵活性并且能够根据系统用途操作发送端。在数字波束成形中，当诸如MIMO-OFDM的技术在宽带传输环境中被使用时，每个子载波可以形成独立的波束。因此，数字波束成形可以基于增加的系统容量和更大的波束增益优化单个用户的最大数据速率。因此，3G/4G系统采用基于数字波束成形的MMO技术。

表1示出性能增益和模拟波束成形和数字波束成形的复杂度之间的关系。

<表1>

同时，可以考虑具有显著地增加的数目的发送-接收天线的大规模MIMO环境。对于典型的蜂窝系统，假定在MIMO环境中最多使用8个发送-接收天线，而在大规模MIMO环境中可以使用大量或者甚至数百个发送-接收天线。当在大规模MIMO环境中使用传统的数字波束成形时，应通过基带过程为数百个发送天线执行数字信号处理。这相当大地增加信号处理的复杂度，并且也相当大地增加硬件实现的复杂度，因为当存在发送天线时需要同样多的RF链。此外，对于每个发送天线需要独立的信道估计，并且频分双工(FDD)系统需要用于所有的天线的大规模MIMO信道的反馈信息，因此相当大地增加导频和反馈开销。相反地，当在大规模MIMO环境中使用传统的波束成形时，在发送端处的硬件复杂度相对低，但是通过多个天线的使用的性能增加仅是细微的，并且资源分配的灵活性可能被降低。特别在宽带传输中，非常难以对每个频率执行波束控制。

因此，大规模MIMO环境需要模拟波束成形和数字波束成形的组合—混合波束成形，而不是使用模拟波束成形或者数字波束成形作为波束技术。即，可能需要混合类型的发送端结构以便根据模拟波束成形的特性降低在发送端处的硬件实现的复杂度并且根据数字波束成形的特性使用大量的发送天线最大化波束成形增益。

将会描述混合波束成形。如上所述，混合波束成形的目的是为了在大规模MIMO环境中配置提供模拟波束成形的优点和数字波束成形的优点的发送端。

图5是混合波束成形器的发射机的框图。参照图5，混合波束成形基本上可以允许通过模拟波束成形来形成粗波束(coarse beam)并且再通过数字波束成形来形成用于多流或多用户传输的波束。也就是说，混合波束成形利用模拟波束成形和数字波束成形以便降低发射端的实现复杂度或者硬件复杂度。

基本的混合波束成形器可以具有用于每个RF链的N_t ^RF个单独的发射天线。因此，发射天线的总数与每个RF链的发射天线的数目之间的关系由N_t＝N_t ^RF*N_RF表示。N_RF是RF链的数目。最后，已经通过用于每个RF链的PS和PA的信号被独立地发送到发射天线。公式1表示混合波束成形的基于矩阵运算的系统模型的示例。

<公式1>

y_k＝H_kF^RFF_k ^BBs_k+z_k

在公式1中，y_k为第k个子载波处的接收信号向量(N_r*1)，H_k为第k个子载波处的N_r*N_t信道，F^RF为全部子载波处的N_t*N_RFRF预编码器(其对于全部子载波而言都相同)，F_k ^BB为第k个子载波处的N_RF*N_s基带预编码器(其对于每个子载波而言可以不同)，s_k为第k个子载波处的发射信号向量(N_s*1)，以及z_k为第k个子载波处的噪声信号向量k(N_r*1)。此外，k为子载波索引(k＝0,1,2,,...,N_FFT-1)，N_FFT为快速傅里叶变换(FFT)的大小，即子载波的总数，以及N_RF为RF链的总数。N_t是发射端处的天线的总数，N_t ^RF为用于每个RF链的发射天线的数目，N_r为接收端处的天线的总数，以及N_s为传输数据流的数目。

关于子载波k，可以求解上述公式1并且将其展开为公式2。

<公式2>

此外，由RF链后的PS和PA创建的模拟波束成形的等价预编码矩阵F^RF由公式3表示。

<公式3>

F^RF的每个RF链的预编码权重由公式4表示。

<公式4>

现将描述均匀线性阵列(ULA)天线的混合波束辐射图案。ULA天线的阵列响应向量由公式5表示。

<公式5>

在公式5中，λ为波长，以及d为天线之间的距离。为了说明混合波束成形器的天线辐射图案，下面假设存在四个RF链并且针对每个RF链存在四个发射天线，以便阐释。

图6示出用于混合波束成形的包括4个RF链的16个ULA天线结构的示例。假设d＝λ/2。在此情况下，模拟波束成形的等价预编码矩阵F^RF由公式6表示。

<公式6>

此外，待应用于数字波束成形的某一秩1的权向量可以由公式7定义。

<公式7>

F^BB＝v1＝[v1 v2 v3 v4]^T

应用公式6的模拟波束成形和公式7的数字波束成形的全天线阵列响应向量可以由公式8表示。对于每个天线阵列响应的响应可以由所有向量元素之和来表示。

<公式8>

此外，模拟波束成形权重可以如公式9来设置。这是一种设置模拟波束成形权重的方法的示例，该方法一般可以被应用于通过模拟波束成形设置视轴。

<公式9>

使用公式9，能够总结和概括公式8，如由公式10所表示：

<公式10>

在公式10中，

表示确定模拟波束成形的角度。关于

或π/6，例如，波束成形方向被设置成使得波束增益在θ＝30°或π/6时最大。此外，波束边界向量s确定混合波束成形的整个有效区域，并且数字波束成形的范围也被限制于该区域。

图7示出波束边界向量s、波束增益和导引向量t的波束图案的示例。图8示出根据模拟波束移位的最终天线阵列响应的示例。也就是说，图8是应用用于确定数字波束成形的权向量的累积波束图案的结果。参照图8，能够看出，有效波束的范围受波束边界矢量s的限制。

混合波束成形的技术问题如下。

(1)难以优化模拟/数字波束成形设计：虽然数字波束成形允许使用相同的时频资源为不同的用户形成单独的波束，但模拟波束成形的局限在于，必须使用相同的时频资源来形成公共波束。这种局限可能造成如限制对应于RF链的数目的秩的最大可能数目、难以使用RF波束成形器进行子带波束控制和/或难以优化波束成形的分辨率/粒度的问题。

(2)需要特定的公共信号传输的方法：在相同的时频资源上仅在特定方向上形成波束的模拟波束成形中，无法同时在全部UE的方向上形成多个波束。因此，DL/UL控制信道、基准信号、广播信道、同步信号等可能不会被同时传输到可以分布于小区中所有区域的全部UE。此外，还存在当UE在UL上发送物理随机接入信道(PRACH)、物理上行链路控制信道(PUCCH)和/或探测RS(SRS)时出现的问题。

(3)需要设计更多的导频和反馈来确定模拟/数字波束：在估计模拟/数字波束的情况下，可以通过使用常规的正交导频分配方案来直接估计数字波束，而模拟波束则需要与波束候选的数目一样长的持续时间。这意味着模拟波束估计需要更长的时间延迟，并且这可能导致系统损失。此外，同时估计数字和模拟波束可能导致复杂度显著增大。

(4)难以支持基于模拟波束的空分多址(SDMA)和FDMA：数字波束成形允许自由地形成用于多用户/多流的波束，而在模拟波束成形中，针对整个传输频带形成相同的波束，使其难以形成每个用户或每个流的独立波束。特别地，很难通过正交频率资源分配支持FDMA(例如，OFDMA)，由此使频率资源效率的优化不切实际。

本发明可以提供一种利用混合波束成形在上述技术问题之中解决模拟/数字波束估计的复杂度的方法。

下面将描述根据本发明的示例性实施例的考虑模拟波束成形的特征在混合波束成形中发送用于多个UE的专用控制信道的方法。在混合波束成形中，与数字波束成形不同，在根据天线配置的方法(即模拟波束成形配置的方法)利用相同的频时资源为全部UE形成单独的波束方面，可能存在局限性。因此，根据本发明的示例性实施例，可以提出一种基于关于模拟波束的UE的反馈信息来分组发送专用控制信道的方法。

首先，根据本发明的示例性实施例描述了一种方法，其中，基站基于关于模拟波束的反馈信息将UE分组并且在特定的时频资源上复用并传输每个组内的UE的控制信息。考虑到在波束成形期间在时域和整个频带中通过混合波束成形形成的最终波束因模拟波束的特征而被限制在特定的区域内，基站可以基于关于模拟波束的用户的反馈信息按区域将UE分组。在下文中，可以混合使用以下模拟波束与扇区波束。

图9示出根据本发明的示例性实施例的通过模拟波束图案将UE分组的示例。参照图9，多个UE分布于服务覆盖范围内，并且位于每个模拟波束内的UE可以被分成一组。表2示出针对每个模拟波束的UE的分组。

<表2>

参照表2，位于模拟波束#1的图案内的UE1和UE3被分成分组#1，位于模拟波束#2的图案内的UE2、UE4和UE5被分成分组#2，位于模拟波束#3的图案内的UE6和UE7被分成分组#3，以及位于模拟波束#4的图案内的UE8和UE9被分成分组#4。

在按区域将UE分组之后，基站可以复用每一个分组的UE的专用控制信道并且同时发送这些专用控制信道。稍后将描述复用专用控制信道的具体方法。下面将描述根据本发明的示例性实施例的将UE分组的各种具体方法。

(1)基站可以针对具有最低信号质量的UE通过考虑模拟波束和/或数字波束的宽度而将UE分组。对于分组UE，基站可以针对最远离基站或者具有最低信号质量的UE来调整模拟波束。也就是说，为将UE分组，可以使现有的预定模拟波束移位。

图10示出根据本发明的示例性实施例的UE分组的示例。参照图10，位于θ＝30°的模拟波束内的UE2、UE4和UE5被分成分组#2，并且UE2对应于基站的覆盖范围的边缘上的边缘UE。假设模拟波束成形的权重向量由公式11来定义。

<公式11>

此外，假设θ被预定为0°、±30°和±60°。在此情况下，可以使θ＝30°的模拟波束移位+5°，以便进行UE分组。因此，需要最大波束成形增益的边缘UE(即UE2)可以被适当地分组。

(2)基站可以针对具有最高信号质量的UE通过考虑模拟波束和/或数字波束的宽度而将UE分组。对于分组UE，基站可以针对最靠近基站或者具有最高信号质量的UE来调整模拟波束。

(3)基站可以针对具有平均信号质量的UE通过考虑模拟波束和/或数字波束的宽度而将UE分组。也就是说，可以根据形成每个模拟波束的位置将UE分组。例如，当在垂直方向上形成模拟波束时，可以在垂直方形上将UE分组，而当在水平方向上形成模拟波束时，可以在水平方向上将UE分组。

下面将描述根据本发明的另一示例性实施例的复用用于按每个模拟波束分组的UE的专用控制信道的方法。如上所述，由于通过混合波束成形同时形成具有有限覆盖范围的波束，所以用于按模拟波束图案分组的UE的控制信道需要以与模拟波束相关联的方式来传输。

图11示出根据本发明的示例性实施例的控制信道复用的示例。参照图11，用于按模拟波束分组的分组内的UE的控制信道被分配到与模拟波束相关联的特定子帧或时频资源。在子帧#1中传输用于与模拟波束#1相对应的分组#1内的UE的控制信道。在子帧#2中传输用于与模拟波束#2相对应的分组#2内的UE的控制信道。在子帧#3中传输用于与模拟波束#3相对应的分组#3内的UE的控制信道。在子帧#4中传输用于与模拟波束#4相对应的分组#4内的UE的控制信道。由于混合波束成形的特征，基站在特定时间仅形成单个模拟波束。因此，应当在子帧#1至#4中将全部控制信道发送到全部UE。因此，专用控制信道需要在每个系统帧的调度单元中来传输。

(1)因为UE将模拟波束的索引(或ID)反馈回基站，所以基站可以基于模拟波束索引来预定义每个分组的控制信道分配信息。例如，如表3所示，控制信道可以基于根据模拟波束图案的UE的分组而被分配到特定时间资源(例如，子帧)、特定频率资源(例如，频带或子带)或者特定时频资源。

<表3>

参照表3，SF#i表示子帧索引，以及SB#i表示子带或资源块的起始索引。模拟波束#1对应于分组#1，模拟波束#2对应于分组#2，并且模拟波束#3对应于分组#3。用于每个分组中的UE的控制信道被复用并传输。当用于每个分组的复用控制信道被分配到单独的时间资源并在其上进行传输时(情况1)，通过不同的时间资源(SF#1、SF#2和SF#3)和相同的频率资源(SB#1)传输用于分组#1、分组#2和分组#3的复用控制信道。当用于每个分组的复用控制信道被分配到单独的频率资源并在其上进行传输时(情况2)，通过不同的频率资源(SB#1、SB#2和SB#3)和相同的时间资源(SF#1)传输用于分组#1、分组#2和分组#3的复用控制信道。当用于每个分组的复用控制信道被分配到单独的时频资源并在其上进行传输时(情况3)，通过不同的时频资源(SF#1/SB#1、SF#2/SB#2和SF#3/SB#3)传输用于分组#1、分组#2和分组#3的复用控制信道。同时，子帧索引或子带索引指示复用控制信道的起始位置，并且它们的值可以根据每个分组中的复用UE的数目而变化。

图12示出根据本发明的示例性实施例的控制信道复用的另一示例。图12示意性图示出根据上述表3用于不同分组的复用控制信道被分配到特定时间资源、特定频率资源或特定时频资源并在其上进行传输。

在示例中，当通过模拟天线在垂直方向上执行波束成形时，可以沿垂直方向依次序分配时频资源。也就是说，由于模拟波束约束仅存在于垂直方向上，故控制信道应按分组来分配，以便不对时频资源中的任何一个应用相同的波束成形。例如，在无法同时在多个方向上产生垂直波束的发射天线结构中，用于不同分组的控制信道可以被分配到单独的时间资源或时频资源，诸如上述情况1或情况3。相比之下，在能够同时在多个方向上生成垂直波束的情况下，关于不同分组的控制信道可以被分配到单独的频率资源，诸如上述情况2。

图13示出根据本发明的示例性实施例的允许在垂直方向上同时形成多个模拟波束的天线结构的示例。如上所述，在能够在垂直方向上同时形成多个模拟波束的情况下，用于不同分组的控制信道可以被分配到单独时间资源、单独频率资源或时频资源。

在另一示例中，当通过模拟天线在水平方向上执行波束成形时，可以沿水平方向依次序分配时频资源。也就是说，由于对模拟波束的波束约束仅存在于水平方向上，故控制信道应按分组来分配，以便不对时频资源中的任何一个应用相同的波束成形。例如，在无法同时在多个方向上产生水平波束的发射天线结构中，用于不同分组的控制信道可以被分配到单独的时间资源或时频资源，诸如上述情况1或情况3。相比之下，在能够同时在多个方向上生成水平波束的情况下，用于不同分组的控制信道可以被分配到单独的频率资源，诸如上述情况2。

图14示出根据本发明的示例性实施例的允许在水平方向上同时形成多个模拟波束的天线结构的示例。如上所述，在能够在水平方向上同时形成多个模拟波束的情况下，用于不同分组的控制信道可以被分配到单独时间资源、单独频率资源或时频资源。

(2)用于分组内的多个UE的控制信道可以被正交复用到时间资源或频率资源。复用用于分组中的UE的控制信道并不意味着在特定区域内复用每个控制信道。也就是说，用于分组内的多个UE的控制信道可以通过频域内的单独资源的分配来分别分配。

图15示出根据本发明的示例性实施例的控制信道复用的另一示例。参照图15，用于分组#2内的UE(UE6、UE7和UE8)的控制信道被分配到子帧#1，并且用于不同UE的控制信道通过频域内的单独资源被分别分配。

图16示出根据本发明的示例性实施方式的用于传输有关混合波束成形的控制信息的方法。

参照图16，在步骤S100中，基站基于关于模拟波束的反馈信息将多个UE分组。可以针对具有最低信号质量的UE基于关于模拟波束的反馈信息将多个UE分组。替选地，可以针对具有最高信号质量的UE基于关于模拟波束的反馈信息将多个UE分组。替选地，可以针对具有平均信号质量的UE基于关于模拟波束的反馈信息将多个UE分组。多个UE的分组可以包括使特定模拟波束相对于特定UE移位。特定UE可以是具有最低信号质量的UE、具有最高信号质量的UE或具有平均信号质量的UE。替选地，可以在水平方向或垂直方向上将多个UE分组。关于模拟波束的反馈信息可以是模拟波束的ID或索引。可以从多个UE接收关于模拟波束的反馈信息。

在步骤S110中，基站可以复用每个分组内的UE的控制信息并且通过使用特定时频资源来传输这些控制信息。可以针对每个模拟波束复用每个分组内的UE的控制信息。可以针对每个模拟波束预定义用于每个分组内的UE的控制信息的特定时频资源。用于每个分组的特定时频资源可以对应于不同的时间资源和相同的频率资源、不同的频率资源和相同的时间资源或者不同的时间资源和不同的频率资源。当通过模拟波束在特定方向上执行波束成形时，用于每个分组的特定时频资源可以对应于不同的时间资源和相同的频率资源或者不同的时间资源和不同的频率资源。替选地，可以正交复用每个分组内的UE的控制信息。

此外，根据本发明的示例性实施例的图9至图15的上述示例及其描述可以应用于图16的示例。

现将描述根据本发明的示例性实施例的UE检测其自己的控制信道的方法。UE可以在从每个分组的复用控制信道中检测器自己的控制信道时基于其优选扇区波束执行检测。也就是说，UE可以首先基于其优选扇区波束检测时间资源(即子帧)或时频资源，以便检测其自己的控制信道。由于用于每个分组的控制信道是基于UE已经关于其发送反馈的扇区波束的ID或索引来复用，所以可以通过两种方式来选择优选扇区波束。也就是说，可以使用相应系统帧的优选扇区波束ID或反馈扇区波束ID。

图17示出根据本发明的示例性实施例的通过使用前导而基于优选扇区波束来检测控制信道的方法的示例。参照图17，UE可以首先获取用于在相应系统帧中传输专用控制信道的帧配置。例如，如果用于传输专用控制信道的帧配置具有“0111”的值，则可以在子帧#1、#2和#3中传输控制信道。UE可以通过相应系统帧的模拟波束前导检测优选波束。在图17的示例中，假设通过模拟波束前导优选波束#3。UE可以在与优选扇区波束对准的子帧中检测其自己的控制信道。也就是说，UE可以尝试在与波束#3(即优选波束)相对应的子帧#3中检测控制信道。如果UE未能检测到其控制信道，则可以尝试在与UE已经在前一周期中关于其发送反馈的优选扇区波束对准的子帧中检测控制信道。例如，如果在前一周期中反馈的关于扇区波束的信息是关于波束#1的信息，则UE可以尝试在与波束#1相对应的子帧#1中检测控制信道。

图18示出根据本发明的示例性实施例的基于已经在前一周期中被反馈的优选扇区波束来检测控制信道的方法的示例。参照图18，UE可以首先获取用于在相应系统帧中传输专用控制信道的帧配置。例如，如果用于传输专用控制信道的帧配置具有“0111”的值，则可以在子帧#1、#2和#3中传输控制信道。UE可以尝试在对准已经在前一周期中被反馈的优选扇区波束的子帧中检测控制信道。例如，如果已经在前一周期中被反击的关于扇区波束的信息是关于波束#1的信息，则UE可以尝试在与波束#1相对应的子帧#1中检测控制信道。如果UE未能检测到其控制信道，则UE可以通过相应系统帧的模拟波束前导来检测优选波束。在图18的示例中，假设通过模拟波束前导优选波束#3。UE可以在对准优选扇区波束的子帧中检测其自身的控制信道。也就是说，UE可以尝试在与波束#3(即优选波束)相对应的子帧#3中检测控制信道。

一般地，UE/控制信道的分组和资源分配可以随UE的运动或信道的变化而改变。在此情况下，即使UE并未立即获取由基站更新的UE分组信息，UE也可以通过盲解码来检测其控制信息。然而，这会导致盲解码尝试的次数过多，由此使检测延时并且增大检测复杂度。因此，UE可以基于如上所述确定的扇区ID而从下一控制信道分组中检测控制信道。

在步骤S200中，UE可以基于其优选波束来获取时频资源。可以基于系统帧的模拟波束前导来检测优选波束。替选地，可以基于在前一周期中已经被反馈的关于优选波束的信息来检测优选波束。时频资源可以是与优选波束对准的特定子帧。UE可以获取用于在系统帧中传输控制信道的帧配置。

在步骤S210中，UE从所获取的时频资源中检测其自身的控制信道。

此外，根据本发明的示例性实施方式的图17和图18的上述示例及其说明可以被应用于图19的示例。

虽然本发明已经针对混合波束成形结构提出上述方案，但本发明不限于该结构。例如，在将图6的模拟波束成形阶段替换成数字波束成形阶段时，本发明同样适用。也就是说，本发明也可以被应用于具有按天线子分组分层的分层结构的数字波束成形结构。此外，虽然本发明已经针对从基站到UE的信号的下行链路传输提出上述方案，但本发明不限于此。本发明可以被应用于发射机与接收机的任意组合。例如，本发明也可以被应用于从UE到基站的上行链路传输、UE对UE的信号传输(设备对设备(D2D)、车辆对车辆(V2V)等)或者基站间的信号传输(中继、无线回传等)。

图20示出实现本发明实施例的无线通信系统。

BS 800包括处理器810、存储器820和收发器830。处理器810可以被配置为实现在本说明书中描述的提出的功能、过程和/或方法。无线电接口协议的层可以在处理器810中被实现。存储器820可操作地与处理器810相耦合，并且存储操作处理器810的各种信息。收发器830可操作地与处理器810相耦合，并且发送和/或接收无线电信号。

UE 900包括处理器910、存储器920和收发器930。处理器910可以被配置为实现在本说明书中描述的提出的功能、过程和/或方法。无线电接口协议的层可以在处理器910中被实现。存储器920可操作地与处理器910相耦合，并且存储操作处理器910的各种信息。收发器930可操作地与处理器910相耦合，并且发送和/或接收无线电信号。

处理器810、910可以包括专用集成电路(ASIC)、其他芯片组、逻辑电路和/或数据处理设备。存储器820、920可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存存储器、存储卡、存储介质和/或其他存储设备。收发器830、930可以包括基带电路以处理射频信号。当实施例以软件实现时，在此描述的技术能够以执行在此处描述的功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。模块可以被存储在存储器820、920中，并且由处理器810、910执行。存储器820、920能够在处理器810、910内或者在处理器810、910的外部实现，在外部实现情况下，存储器820、920能够经由在本领域已知的各种手段可通信地耦合到处理器810、910。

由在此处描述的示例性系统来看，已经参考若干流程图描述了按照公开的主题可以实现的方法。而为了简化的目的，这些方法被示出和描述为一系列的步骤或者模块，应该明白和理解，所要求保护的主题不受步骤或者模块的顺序限制，因为一些步骤可以以与在此处描绘和描述的不同的顺序或者与其他步骤同时发生。另外，本领域技术人员应该理解，在流程图中图示的步骤不是排他的，并且可以包括其他步骤，或者在示例流程图中的一个或多个步骤在不影响本公开的范围和精神的情况下可以被删除。

Claims

1.一种在无线通信系统中通过基站执行的方法，所述方法包括：

从多个用户设备UE接收关于模拟波束的反馈信息；以及

基于所述反馈信息将所述多个UE分组为第一组UE和第二组UE，其中，所述第一组UE和所述第二组UE分别位于第一区域和与所述第一区域不同的第二区域；

复用用于所述第一组UE的控制信息与用于所述第二组UE的控制信息；以及

基于用于所述第一组UE的模拟波束在第一时间频率资源中将用于所述第一组UE的控制信息发送到所述第一组UE，以及基于用于所述第二组UE的模拟波束在第二时间频率资源中将用于所述第二组UE的控制信息发送到所述第二组UE，

其中，所述第一时间频率资源与所述第二时间频率资源彼此不同，并且

其中，基于混合波束成形器中的模拟波束成形特性，用于所述第一组UE的模拟波束和用于所述第二组UE的模拟波束分别限制在所述第一区域和所述第二区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，用于所述第一组UE的模拟波束被移位，使得在所述第一组UE当中的具有最低的信号质量的UE的模拟波束成形增益被最大化。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，基于在所述第一组UE当中的具有最高的信号质量的UE和用于所述第一组UE的模拟波束的宽度，用于所述第一组UE的模拟波束被移位。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，基于在所述第一组UE当中的具有平均信号质量的UE和用于所述第一组UE的模拟波束的宽度，用于所述第一组UE的模拟波束被移位。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在水平方向或者垂直方向中分组所述多个UE。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，关于所述模拟波束的所述反馈信息包括所述模拟波束的标识符ID。

7.一种在无线通信系统中的基站，包括：

收发器；

存储器，以及

至少一个处理器，所述至少一个处理器操作地耦合到所述收发器和所述存储器，被配置为：

控制所述收发器从多个用户设备UE接收关于模拟波束的反馈信息；以及

控制所述收发器以基于用于所述第一组UE的模拟波束在第一时间频率资源中将用于所述第一组UE的控制信息发送到所述第一组UE，以及基于用于所述第二组UE的模拟波束在第二时间频率资源中将用于所述第二组UE的控制信息发送到所述第二组UE，

8.根据权利要求7所述的基站，其中，用于所述第一组UE的模拟波束被移位，使得在所述第一组UE当中的具有最低的信号质量的UE的模拟波束成形增益被最大化。

9.根据权利要求7所述的基站，其中，基于所述第一组UE当中的具有最高的信号质量的UE和用于所述第一组UE的模拟波束的宽度，用于所述第一组UE的模拟波束被移位。

10.根据权利要求7所述的基站，其中，基于在所述第一组UE当中的具有平均信号质量的UE和用于所述第一组UE的模拟波束的宽度，用于所述第一组UE的模拟波束被移位。

11.根据权利要求7所述的基站，其中，在水平方向或者垂直方向中分组所述多个UE。

12.根据权利要求7所述的基站，其中，关于所述模拟波束的所述反馈信息包括所述模拟波束的标识符ID。