CN107408963A - 用于优化用户设备与基站之间的无线信道的系统、方法和计算机程序产品 - Google Patents

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Abstract

本发明致力于用于优化用户设备(“UE”)(101)与基站(“BS”)(103)之间的无线信道的系统、方法和计算机程序产品。示例性方法包括确定对于UE(101)的第一天线的第一功率水平；确定对于UE(101)的第二天线的第二功率水平；并且基本上同时从第一天线和第二天线发射导频信号，其中，以第一功率水平从第一天线发射导频信号，并且以第二功率水平从第二天线发射导频信号。

Description

用于优化用户设备与基站之间的无线信道的系统、方法和计 算机程序产品
背景技术
天线分集指的是使用两个或更多的天线来提高基站(“BS”)与用户设备(“UE”)之间的无线链路的质量。当多入多出(“MIMO”)系统的阶数(即天线的数量)增加时，在多个天线中选择使用哪个天线用于优化UE与BS之间的无线链路或连接可能并不那么简单。本发明致力于使这样的选择成为可能。
发明内容
本发明的实施方式致力于用于优化用户设备(UE)与基站之间的无线信道的系统、方法和计算机程序产品。用于优化用户设备与基站之间的无线信道的方法包括：确定对于UE的第一天线的第一功率水平；确定对于UE的第二天线的第二功率水平；并且基本上同时从第一天线和第二天线发射导频信号，其中，以第一功率水平从第一天线发射导频信号，并且以第二功率水平从第二天线发射导频信号。
在一些实施方式中，方法进一步包括确定从第一天线发射导频信号的第一延迟；并且确定从第二天线发射导频信号的第二延迟。
在一些实施方式中，UE独立于BS确定第一天线和第二天线的幅度平衡(或功率平衡)以及相位偏移。
在一些实施方式中，UE通过监控由BS指定的功率设定来确定幅度平衡和相位偏移。
在一些实施方式中，UE使用第一天线发射第一导频信号，并且使用第二天线发射第二导频信号。
在一些实施方式中，BS基于第一导频信号确定第一功率水平，并且基于第二导频信号确定第二功率水平。
在一些实施方式中，BS限定对于UE的第一功率水平和第二功率水平，其中由BS指定的总功率水平等于第一功率水平和第二功率水平之和。
在一些实施方式中，提供了用于优化用户设备与基站之间的无线信道的装置。装置包括存储器；处理器；存储在存储器中的模块，其可由处理器执行，并且配置为：确定对于UE的第一天线的第一功率水平；确定对于UE的第二天线的第二功率水平；并且基本上同时从第一天线和第二天线发射导频信号，其中，以第一功率水平从第一天线发射导频信号，并且以第二功率水平从第二天线发射导频信号。
在一些实施方式中，提供了用于优化用户设备与基站之间的无线信道的计算机程序产品。计算机程序产品包括非暂时性计算机可读介质，其包括代码集，所述代码集用于导致计算机：确定对于UE的第一天线的第一功率水平；确定对于UE的第二天线的第二功率水平；并且基本上同时从第一天线和第二天线发射导频信号，其中，以第一功率水平从第一天线发射导频信号，并且以第二功率水平从第二天线发射导频信号。
附图说明
如此总体上描述了本发明的实施方式后，现在将参照附图，其中：
图1根据本发明的一个实施方式例示了示例性系统环境；
图2根据本发明的实施方式例示了示例性图表；并且
图3根据本发明的一个实施方式例示了示例性方法。
具体实施方式
现在参照附图可以在下文中更充分地描述本发明的实施方式，其中示出了本发明的一些但不是全部实施方式。实际上，本发明可以以许多不同的形式体现，并且不应理解为将本发明限制为在此陈述的实施方式；相反，提供这些实施方式是为了本公开内容可以满足可适用的法律要求。自始至终相同的数字指的是相同的元件。
大规模MIMO系统是未来3GPP(第三代合作伙伴计划)发布版本的热门候选。“大规模”MIMO指的是在MIMO系统中使用多个天线(例如，等于或大于阈值数量的天线)。与MIMO系统相关联的阶数指的是与MIMO系统相关联的天线数量。MIMO系统包括至少一个用户设备(“UE”)和至少一个基站(“BS”)。在MIMO系统的领域中存在大量的研究，但UE天线行为被忽视。
最近，对MuMIMO(“多用户MIMO”)系统的实况测试比预期表现得差。已经看到从无线电信道(也称为自UE的无线链路)到不同的基站存在比预期大的相关性。这可以通过与天线的用户交互是对天线性能的主要贡献者的概念来解释。提升性能的一种方式是通过分集。天线分集指的是使用两个或更多的天线来提高BS和UE之间的无线链路的质量。本发明针对具有两个或更多天线的UE。
本发明不仅针对在UE处选择天线，而且为由每个UE天线发射或接收的能量的量赋予权重，以便优化UE与BS之间的传输信道。本发明为对于每个天线的能量的量赋予权重并且优化对于每个天线的相位，用于优化的信道利用。本发明针对通过为UE上的天线的功率水平赋予权重来优化UE与BS之间的无线信道。本发明提高了天线分集性能，并且使UE的开环优化成为可能。开环即系统的输出(例如，BS或UE)与输入(例如，UE或BS)之间不存在一个或多个反馈环路的情况。
本发明针对使用从UE的多个天线发射的相同的导频信号或不同的导频信号。通过需要在数据帧的开始发射的导频信号来确定上行链路(“UL”)与下行链路(“DL”)信道两者。本发明涉及基本上同时从两个或更多的天线发射相同的导频信号。然后，BS将会把这两个或更多的天线解读为单个天线，并且组合的天线特性确定UE的性能。本发明使UE能够在发射导频信号之前改变或优化每个天线的功率水平(功率比)以及相对相位(延迟)。
在一些实施方式中，UE从单个天线发射导频信号，并且在这样的场景下，UE增加该天线的功率水平，并且降低其他天线的功率水平。BS基于导频信号指引天线之间的能量分布。如果没有导频信号从天线发射，则该天线将不接收任何信号，而且BS将不监听该天线。对于不同的天线发射单独的导频信号将占用系统资源，因为导频信号是有限资源。如果关于天线之间的功率分割和天线的相位偏移的信息是可用的，则通过从UE的多个天线发送相同的导频信号，对UE与BS之间的信道的优化使用是可能的。
本发明还使UE从具有不同功率水平和/或不同相位的不同天线发送相同的导频信号成为可能。在这样的情景下，在UL和DL两种模式期间，相同的功率和相位比需要应用于不同的天线。当组合来自UE中的两个天线的信号时，UE已经知道功率和相位比。
在一些实施方式中，UE在BS的参与下将权重因子应用于天线。在其他实施方式中，UE在没有BS的任何参与下将权重因子应用于天线。例如，UE可以将某功率指引到第一天线和第二天线，并且评估对UL或DL功率水平的影响。通过评估影响，UE确定是第一还是第二天线对于导频传输是更好的选项，并且还确定如何平衡天线之间的功率水平。
现在参照图1，图1展示示例性大规模MIMO网络，在大规模MIMO中，设备101大约每毫秒发出在基站103处接收的导频(或导频信号)。导频可以从一个或多个天线发出。在一些情况下，第一天线发送第一导频，第二天线发送第二导频等。在一些情况下，从设备101发射的导频信号可以在基站103处被接收之前从反射器107、108或109反射。如在此使用的，导频信号还可以仅称为信号或信号路径。
现在参照图2，图2展示了3个图表201、202和203。在图表201中，100％的功率分配给第一天线。在图表202中，50％的功率分配给第一天线，并且50％的功率分配给第二天线。在图表203中，70％的功率分配给第一天线，并且30％的功率分配给第二天线。各个图表指示了UL的功率水平(即，信道损耗)。为导频传输向天线功率水平赋予权重的构思还可以在闭环中由BS使用，其中UE的各个天线间或发射单独的导频，并且当由两个或多个天线发射相同的导频时，BS确定如何向天线信道赋予权重。闭环即在系统的输出(例如，BS或UE)与输入(例如，UE或BS)之间存在一个或多个反馈环路的情况。
现在参照图3，图3展示了根据本发明的实施方式的示例性方法。在方框310，方法包括确定对于UE的第一天线的第一功率水平。在方框320，方法包括确定对于UE的第二天线的第二功率水平。在一些实施方式中，功率比由第一功率水平和第二功率水平限定。在方框330，方法包括基本上同时从第一天线和第二天线发射导频信号，其中以第一功率水平从第一天线发射导频信号，并且以第二功率水平从第二天线发射导频信号。
在一些实施方式中，UE独立于BS确定第一天线和第二天线的幅度平衡(或功率平衡)以及相位偏移。在其他实施方式中，UE涉及确定幅度平衡和相位偏移。UE通过监控由BS指定的功率设定来确定幅度平衡和相位偏移。UE使用第一天线发射第一导频信号，并且使用第二天线发射第二导频信号。BS基于第一导频信号确定第一功率水平，并且基于第二导频信号确定第二功率水平。BS向UE发射第一功率水平和第二功率水平。
本发明不限于任何特定类型的UE和/或BS的设备。设备的示例包括移动电话或其他移动计算设备、移动电视、笔记本电脑、智能屏幕、平板电脑或平板、便携式台式计算机、电子书、扫描仪、便携式媒体设备、游戏设备、照相机或其他图像捕捉设备、头盔、眼镜、手表、手环(例如，腕带)或其他可穿戴设备、或者其他便携式计算或非计算设备。
每个UE和/或BS包括通信接口、处理器、存储器、和存储在存储器中的模块，其可由处理器执行，并且配置为执行各种在此描述的处理。在此描述的每个通信接口使得与其他系统通信成为可能。例如，通信接口包括至少一个天线。
在此描述的每个处理器一般包括用于实现音频、视觉、和/或逻辑功能的电路。例如，处理器可以包括数字信号处理器设备、微处理器设备、和各种模数转换器、数模转换器、以及其他支持电路。系统(处理存在于所述系统中)的控制和信号处理功能可以在这些设备之间根据它们各自的能力来分配。处理器还可以包括至少部分地基于其计算机可执行程序代码部分来操作一个或多个软件程序的功能，所述计算机可执行程序代码可以例如存储在存储器中。
每个存储器可以包括任何计算机可读介质。例如，存储器可以包括易失性存储器(诸如，易失性随机存取存储器(“RAM”)，其具有用于数据的临时存储的缓存区)。存储器还可以包括非易失性存储器，其可以是嵌入式的和/或可以是可移除的。非易失性存储器可以另外或替选地包括EEPROM、闪存存储器、和/或诸如此类的。存储器可以存储由系统(存储器存在于所述系统中)使用来实现该系统的功能的任何一条或多条信息和数据。
关于在此描述的任何实施方式描述的各种特征可适用于在此描述的任何其他实施方式。如在此使用的，术语数据和信息可以互换使用。虽然上面刚刚描述了本发明的很多实施方式，但是本发明可以以很多不同的形式体现并且不应该理解为受限于在此陈述的实施方式；相反，提供这些实施方式是为了该公开内容将满足可适用的法律要求。同样地，应该理解的是，在可能的情况下，在此描述和/或预期的本发明的任何实施方式的任何优点、特征、功能、设备和/或操作方面可以包含在在此描述和/或预期的本发明的任何其他实施方式中，并且/或者反之亦然。此外，在可能的情况下，在此以单数形式表达的任何术语也意图包含复数形式，并且/或者反之亦然，除非在此另外说明。如在此使用的，“至少一个”应该意指“一个或多个”，并且这些短语意图是可互换的。相应地，术语“一”和/或“一个”应该意指“至少一个”或“一个或多个”，尽管在此也使用短语“一个或多个”或“至少一个”。从始至终相同的数字指的是相同的元件。
如本领域的普通技术人员基于本公开内容应该理解的，本发明可以包括和/或体现为装置(包含例如系统、机器、设备、计算机程序产品、和/或诸如此类的)、方法(包含例如商业方法、计算机实现过程、和/或诸如此类的)、或者任何前述的组合。相应地，本发明的实施方式可以采取完全商业方法实施方式、完全软件实施方式(包含固件、常驻软件、微代码、存储的程序等)、完全硬件实施方式、或者结合商业方法、软件和硬件方面的实施方式(其在此可以一般性地称为“系统”)的形式。此外，本发明的实施方式可以采取计算机程序产品的形式，所述计算机程序产品包含具有存储在其中的一个或多个计算机可执行程序代码部分的计算机可读存储介质。如在此使用的，处理器(其可以包括一个或多个处理器)可以“配置为”以多种方式执行特定功能，包括：例如通过令一个或多个通用电路通过执行包含在计算机可读介质中的一个或多个计算机可执行程序代码部分来执行功能，以及/或者通过令一个或多个专用电路执行功能。
应该理解的是，可以使用任何适合的计算机可读介质。计算机可读介质可以包括但不限于非暂时性计算机可读介质，诸如有形的电子式、磁性、光学式、电磁性、红外式、和/或半导体式系统、设备和/或其他装置。例如，在一些实施方式中，非暂时性计算机可读介质包括有形的介质(诸如便携式计算机磁带、硬盘、随机存取存储器(“RAM”)、只读存储器(“ROM”)、可擦除式可编程只读存储器(EPROM或“闪存”))、光盘只读存储器(“CD-ROM”)、和/或其他一些有形的光学式和/或磁性存储设备。然而，在本发明的其他实施方式中，计算机可读介质可以是暂时性的，诸如，例如，包括包含在其中的计算机可执行程序代码部分的传播信号。
用于执行本发明的操作的一个或多个计算机可执行程序代码部分可以包括面向对象的、脚本化的和/或未脚本化的编程语言(诸如，例如Java、Perl、Smalltalk、C++、SAS、SQL、Python、Objective C、JavaScript、和/或诸如此类的)。在一些实施方式中，用于执行本发明的实施方式的操作的一个或多个计算机可执行程序代码部分以常规过程式编程语言(诸如，“C”编程语言和/或相似的编程语言)书写。计算机程序代码可以替选地或另外地以一个或多个多范例编程语言(诸如，例如F#)书写。
在此参照装置和/或方法的流程图例示和/或框图描述本发明的一些实施方式。应该理解的是流程图例示和/或框图中包含的每个方框和/或流程图例示和/或框图中包含的方框组合可以通过一个或多个计算机可执行程序代码部分来实现。这些一个或多个计算机可执行程序代码部分可以提供给通用计算机、专用计算机和/或其他一些可编程信息处理装置的处理器，以便产生特定的机器，从而经由计算机和/或其他一些可编程信息处理装置的处理器执行的一个或多个计算机可执行程序代码部分创建用于实现由(一个或多个)流程图和/或(一个或多个)框图方框所表示的步骤和/或功能的机制。
一个或多个计算机可执行程序代码部分可以存储在暂时性和/或非暂时性计算机可读介质(例如，存储器等)中，所述暂时性和/或非暂时性计算机可读介质可以指引、命令和/或导致计算机和/或其他可编程信息处理装置以特定方式起作用，从而存储在计算机可读介质中的计算机可执行程序代码部分产生包含实现(一个或多个)流程图和/或(一个或多个)框图方框中指定的步骤和/功能的指令机制的制品。
一个或多个计算机可执行程序代码部分还可以加载到计算机和/或其他可编程信息处理装置上以导致一系列可操作步骤在计算机和/或其他可编程装置上执行。在一些实施方式中，这产生了计算机实现的过程，从而在计算机和/或其他可编程装置上执行的一个或多个算计可执行程序代码部分提供了可操作步骤来实现(一个或多个)流程图中指定的步骤和/或(一个或多个)框图方框中指定的功能。替选地，计算机实现的步骤可以与操作员实现的和/或人工实现的步骤结合和/或由其替换，以便实现本发明的实施方式。
尽管附图中描述和示出了特定的示例性实施方式，应该理解的是，这样的实施在本发明的广义上仅仅是例示性而不是限制性的，并且本发明不受限于所示出和描述的特定的结构和布局，因为除了以上段落中陈述的那些以外的各种其他变化、结合、省略、修改和代替都是可能的。本领域的技术人员应该理解，在不背离本发明的范围和精神的情况下，可以配置刚刚描述的实施方式的各种适配、修改和结合。因此，应该理解的是，在所附权利要求的范围内，可以与在此特别描述的不同地实践本发明。

Claims (20)

1.一种用于优化用户设备UE(101)与基站BS(103)之间的无线信道的方法，所述方法包括：
确定对于所述UE(101)的第一天线的第一功率水平；
确定对于所述UE(101)的第二天线的第二功率水平；以及
基本上同时从所述第一天线和所述第二天线发射导频信号，其中以所述第一功率水平从所述第一天线发射所述导频信号，并且以所述第二功率水平从所述第二天线发射所述导频信号。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
确定从所述第一天线发射所述导频信号的第一延迟；以及
确定从所述第二天线发射所述导频信号的第二延迟。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述UE(101)独立于所述BS(103)确定所述第一天线和所述第二天线的幅度平衡和相位偏移。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述UE(101)通过监控由所述BS(103)指定的功率设定来确定幅度平衡和相位偏移。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中所述UE(101)使用所述第一天线发射第一导频信号，并且使用所述第二天线发射第二导频信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述BS(103)基于所述第一导频信号确定所述第一功率水平，基于所述第二导频信号确定所述第二功率水平，并且确定所述第一导频信号与所述第二导频信号之间的相位偏移。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中所述BS限定对于所述UE(101)的所述第一功率水平和所述第二功率水平，其中由所述BS(103)指定的总功率水平等于所述第一功率水平和所述第二功率水平之和。
8.一种用于优化用户设备UE(101)与基站BS(103)之间的无线信道的装置，所述装置包括：
存储器；
处理器；以及
模块，所述模块存储在所述存储器中，能由所述处理器执行，并且配置为：
确定对于所述UE(101)的第一天线的第一功率水平；
确定对于所述UE(101)的第二天线的第二功率水平；以及
基本上同时从所述第一天线和所述第二天线发射导频信号，其中以所述第一功率水平从所述第一天线发射所述导频信号，并且以所述第二功率水平从所述第二天线发射所述导频信号。
9.根据权利要求7所述的装置，其中所述模块还配置为：
确定从所述第一天线发射所述导频信号的第一延迟；以及
确定从所述第二天线发射所述导频信号的第二延迟。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的装置，其中所述UE(101)独立于所述BS(103)确定所述第一天线和所述第二天线的幅度平衡和相位偏移。
11.根据权利要求8或权利要求9所述的装置，其中所述UE(101)通过监控由所述BS(103)指定的功率设定来确定幅度平衡和相位偏移。
12.根据权利要求8-11中的任一项所述的装置，其中所述UE(101)使用所述第一天线发射第一导频信号，并且使用所述第二天线发射第二导频信号。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述BS(103)基于所述第一导频信号确定所述第一功率水平，基于所述第二导频信号确定所述第二功率水平，并且确定所述第一导频信号与所述第二导频信号之间的相位偏移。
14.根据权利要求8-13中的任一项所述的装置，其中所述BS(103)限定对于所述UE(101)的所述第一功率水平和所述第二功率水平，并且其中由所述BS(103)指定的总功率水平等于所述第一功率水平和所述第二功率水平之和。
15.一种用于优化用户设备UE(101)与基站BS(103)之间的无线信道的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：
非暂时性计算机可读介质，其包括代码集，所述代码集用于导致计算机：
确定对于所述UE(101)的第一天线的第一功率水平；
确定对于所述UE(101)的第二天线的第二功率水平；并且
基本上同时从所述第一天线和所述第二天线发射导频信号，其中以所述第一功率水平从所述第一天线发射所述导频信号，并且以所述第二功率水平从所述第二天线发射所述导频信号。
16.根据权利要求15所述的计算机程序产品，其中所述代码集还导致计算机：
确定从所述第一天线发射所述导频信号的第一延迟；以及
确定从所述第二天线发射所述导频信号的第二延迟。
17.根据所述权利要求15或权利要求16所述的计算机程序产品，其中所述UE(101)独立于所述BS(103)确定所述第一天线和所述第二天线的幅度平衡和相位偏移。
18.根据权利要求15或权利要求16所述的计算机程序产品，其中所述UE(101)通过监控由所述BS(103)指定的功率设定来确定幅度平衡和相位偏移。
19.根据权利要求15-18中的任一项所述的计算机程序产品，其中所述UE(101)使用所述第一天线发射第一导频信号，并且使用所述第二天线发射第二导频信号。
20.根据权利要求19所述的计算机程序产品，其中所述BS(103)基于所述第一导频信号确定所述第一功率水平，基于所述第二导频信号确定所述第二功率水平，并且确定所述第一导频信号与所述第二导频信号之间的相位偏移，并且其中由所述BS(103)指定的总功率水平等于所述第一功率水平和所述第二功率水平之和。
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