CN107919926A - 一种在多天线系统中实现信道测量的方法和装置 - Google Patents

一种在多天线系统中实现信道测量的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在多天线系统中实现信道测量的方法和装置，应用于网络侧的方法，包括：将系统带宽划分为多个频率分组，向终端发送频率分组信息；接收到终端上报的一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征测量结果后，对每一个频率分组进行对应的波束赋形。应用于终端的方法，包括：接收网络侧发送的频率分组信息；在一次测量周期内对一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征进行测量；向网络侧上报测量结果，所述测量结果包括对应的频率分组信息。本发明能够提高波束赋形的准确性，提升系统的资源利用率。

Description

一种在多天线系统中实现信道测量的方法和装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术，尤指一种在多天线系统中实现信道测量的方法和装置。
背景技术
在未来无线通信的5G(5th generation，第5代)系统中，将采用高频段大带宽的毫米波(milimeter-wave，mmW)作为无线传播的无线载波，和现有低频段相比，由于毫米波的波长很短，所以毫米波的穿透能力、绕射能力等都比较差。为了增加毫米波的覆盖范围，需要在网络侧引入大规模多天线进行波束赋形。波束赋形是网络通过对各个天线端口进行赋形加权，能够在某个特定的方向进行“能量集中”，从而提升毫米波的覆盖范围和能力。
为了使网络能够准确地对某个UE(User Equipment，用户终端)进行波束赋形，网络侧需要对每个天线端口进行准确地波束赋形权值加权，因此需要用户终端测量每个天线端口的信道特征，并将测量结果上报给网络侧，以便网络侧进行准确的波束赋形权值计算。同时，由于存在频率选择性衰落，同一天线端口在全带宽下的不同频率区间的信道特征是不同的，所以用户终端需要在不同的频率资源上对不同的天线端口进行信道特征测量并上报。
在现有系统中，由于网络侧天线数比较少，比如为4根或8根天线，同时系统带宽也比较小，比如20Mhz，那么用户终端可以在一个测量周期内对整个带宽上的所有天线测量完毕。但是在未来5G无线通信系统中，由于天线数和系统带宽成倍增加，受限于用户终端的复杂度和用户终端的能力，用户终端无法在一个测量周期内对整个带宽上的所有天线都测量完毕，导致网络侧不能准确地对用户终端进行波束赋形。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种在多天线系统中实现信道测量的方法和装置，能够提高波束赋形的准确性，提升系统的资源利用率。
本发明实施例提供了一种在多天线系统中实现信道测量的方法，应用于网络侧，包括：
将系统带宽划分为多个频率分组，向终端发送频率分组信息；
接收到终端上报的一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征测量结果后，对每一个频率分组进行对应的波束赋形。
本发明实施例提供了一种在多天线系统中实现信道测量的方法，应用于终端，包括：
接收网络侧发送的频率分组信息；
在一次测量周期内对一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征进行测量；
向网络侧上报测量结果，所述测量结果包括对应的频率分组信息。
本发明实施例提供了一种在多天线系统中实现信道测量的装置，应用于网络侧，包括：
频率分组模块，用于将系统带宽划分为多个频率分组，向终端发送频率分组信息；
信息接收及处理模块，用于接收到终端上报的一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征测量结果后，对每一个频率分组进行对应的波束赋形。
本发明实施例提供了一种在多天线系统中实现信道测量的装置，应用于终端，包括：
信息接收及处理模块，用于接收网络侧发送的频率分组信息；
测量模块，用于在一次测量周期内对一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征进行测量；
上报模块，用于向网络侧上报测量结果，所述测量结果包括对应的频率分组信息。
与现有技术相比，本发明提供的一种在多天线系统中实现信道测量的方法，网络侧对系统带宽进行分组，各个终端测量的频率位置散布在整个系统带宽上，这样能够使终端在一次测量周期内完成对应频率分组的测量并上报所有天线端口上的信道特征信息，从而保证了调度的灵活性和波束赋形的准确性，同时能够提升系统的资源利用率，提升系统吞吐量和频谱效率。
进一步地，终端在一次测量周期内完成对应频率分组的测量并上报所有天线端口上的信道特征信息，通过多个测量周期完成部分或全部系统带宽上所有天线端口上的信道特征信息的收集和上报，从而保证了调度的灵活性和波束赋形的准确性，同时能够提升系统的资源利用率，提升系统吞吐量和频谱效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例提供的一种在多天线系统中实现信道测量的方法(网络侧)流程图；
图2为本发明实施例提供的一种在多天线系统中实现信道测量的方法(终端侧)流程图；
图3为本发明实施例提供的一种在多天线系统中实现信道测量的装置(网络侧)示意图；
图4为本发明实施例提供的一种在多天线系统中实现信道测量的装置(终端侧)示意图；
图5为本发明示例1提供的一种在多天线系统中测量信道的方法的信息交互示意图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在多天线系统中，发射端有多个天线，这些发射端天线可以通过波束赋形的方法，形成对准接收端的波束，从而提升接收端的接收增益，同时降低对其他波束内用户的干扰。为了使网络侧能更加精确的对用户终端进行波束赋形，网络侧需要获知不同频段上各个天线端口的信道特征信息。当网络侧收到用户终端上报的各个天线端口的信道特征信息后，网络侧就可以根据各天线端口的信道特征信息计算波束赋形权值，从而实现对用户终端的波束赋形。但是由于终端的能力限制，在整个系统带宽内，终端不能在一次测量时间内对所有天线端口的信道特征进行测量。在这种情况下，为了保证系统性能，本发明实施例提出一种在多天线系统中终端测量信道的解决方案。
如图1所示，本发明实施例提供了一种在多天线系统中测量信道的方法，应用于网络侧，包括：
S110，将系统带宽划分为多个频率分组，向终端发送频率分组信息；
S120，接收到终端上报的一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征测量结果后，对每一个频率分组进行对应的波束赋形；
所述方法还可以包括下述特点：
其中，所述网络侧是指：基站侧。
可选地，不同频率分组之间有部分频率重叠，或者，不同频率分组之间没有频率重叠；
可选地，向终端发送频率分组信息，包括：
向终端发送系统带宽上所有频率分组的信息；
其中，每一个频率分组的信息包括：所述频率分组的标识、所述频率分组的起始频点和所述频率分组的结束频点；其中，所述频率分组的标识可以是所述频率分组的编号；
其中，每一个频率分组除了包括起始频点和结束频点外，还可以包括n个频点；n大于或等于1；不同频率分组包括的频点数目可以不同；
整个系统带宽上的所有频点是预先约定的，因此，任意一个频率分组在确定了起始频点和结束频点后，该频率分组内的其他频点就确定下来了，网络侧无需将每一个频率分组内的所有频点逐个通知终端。
可选地，所述向终端发送频率分组信息，还包括：
在向终端发送系统带宽上所有频率分组的信息后，还确定所述终端对应的起始测量的频率分组，向所述终端发送该终端对应的起始测量的频率分组信息；
可选地，所述确定所述终端对应的起始测量的频率分组，包括：
从系统带宽上所有的频率分组中随机选取一个或多个频率分组作为所述终端对应的起始测量的频率分组；或者
根据所述终端的编号在系统带宽上所有频率分组的编号中进行哈希运算，产生所述终端对应的起始测量的频率分组；
可选地，接收到终端上报的一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征测量结果后，对每一个频率分组进行对应的波束赋形，包括：
接收到终端上报的一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征测量结果后，判断每一个频率分组范围内的测量结果是否有效，对有效的测量结果对应的频率分组进行波束赋形；
其中，有效的测量结果是指：网络侧接收到测量报告的时刻距离当前时刻的时长小于或等于预定的相关时间阈值；
其中，终端上报的测量结果包括：频率分组的标识和频率分组对应的信道测量结果；其中，所述频率分组的标识可以是所述频率分组的编号；
如图2所示，本发明实施例提供了一种在多天线系统中测量信道的方法，应用于终端，包括：
S210，接收网络侧发送的频率分组信息；
S220，在一次测量周期内对一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征进行测量；
S230，向网络侧上报测量结果，所述测量结果包括对应的频率分组信息；
所述方法还可以包括下述特点：
其中，所述网络侧是指：基站侧。
可选地，所述频率分组信息包括系统带宽上每一个频率分组的信息；
其中，每一个频率分组的信息包括：所述频率分组的标识、所述频率分组的起始频点和所述频率分组的结束频点；其中，所述频率分组的标识可以是所述频率分组的编号；
可选地，不同频率分组之间有部分频率重叠，或者，不同频率分组之间没有频率重叠；
可选地，终端上报的测量结果包括：终端在本次测量周期内测量的每一个频率分组的测量结果以及该测量结果对应的频率分组的标识；
可选地，接收网络侧发送的频率分组信息后，所述方法还包括：
接收网络侧发送的所述终端对应的起始测量的频率分组信息；或者
终端确定起始测量的频率分组；
可选地，向网络侧上报测量结果后，所述方法还包括：
从系统带宽上所有的频率分组中选取一个或多个频率分组作为下一个测量周期对应的频率分组；
如图3所示，本发明实施例提供了一种在多天线系统中测量信道的装置，应用于网络侧，包括：
频率分组模块301，用于将系统带宽划分为多个频率分组，向终端发送频率分组信息；
信息接收及处理模块302，用于接收到终端上报的一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征测量结果后，对每一个频率分组进行对应的波束赋形。
其中，所述网络侧是指：基站侧。
可选地，频率分组模块301，用于向终端发送频率分组信息，包括：
向终端发送系统带宽上所有频率分组的信息；
其中，每一个频率分组的信息包括：所述频率分组的标识、所述频率分组的起始频点和所述频率分组的结束频点。
可选地，频率分组模块301，用于向终端发送频率分组信息，还包括：
在向终端发送系统带宽上所有频率分组的信息后，还确定所述终端对应的起始测量的频率分组，向所述终端发送该终端对应的起始测量的频率分组信息。
可选地，频率分组模块301，用于确定所述终端对应的起始测量的频率分组，包括：
从系统带宽上所有的频率分组中随机选取一个或多个频率分组作为所述终端对应的起始测量的频率分组；或者
根据所述终端的编号在系统带宽上所有频率分组的编号中进行哈希运算，产生所述终端对应的起始测量的频率分组。
可选地，信息接收及处理模块302，用于接收到终端上报的一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征测量结果后，对每一个频率分组进行对应的波束赋形，包括：
接收到终端上报的一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征测量结果后，判断每一个频率分组范围内的测量结果是否有效，对有效的测量结果对应的频率分组进行波束赋形；
其中，有效的测量结果是指：网络侧接收到测量报告的时刻距离当前时刻的时长小于或等于预定的相关时间阈值。
可选地，终端上报的测量结果包括：频率分组的标识和频率分组对应的信道测量结果。
如图4所示，本发明实施例提供了一种在多天线系统中测量信道的装置，应用于终端，包括：
信息接收及处理模块401，用于接收网络侧发送的频率分组信息；
测量模块402，用于在一次测量周期内对一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征进行测量；
上报模块403，用于向网络侧上报测量结果，所述测量结果包括对应的频率分组信息。
其中，所述网络侧是指：基站侧。
可选地，所述频率分组信息包括系统带宽上每一个频率分组的信息；
其中，每一个频率分组的信息包括：所述频率分组的标识、所述频率分组的起始频点和所述频率分组的结束频点。
可选地，终端上报的测量结果包括：终端在本次测量周期内测量的每一个频率分组的测量结果以及该测量结果对应的频率分组的标识。
可选地，信息接收及处理模块401，还用于在接收到网络侧发送的频率分组信息后，接收网络侧发送的所述终端对应的起始测量的频率分组信息，或者确定起始测量的频率分组。
可选地，信息接收及处理模块401，还用于在向网络侧上报测量结果后，从系统带宽上所有的频率分组中选取一个或多个频率分组作为下一个测量周期对应的频率分组。
示例1
在大带宽多天线系统中，系统带宽比较大，天线数也非常多，比如：128天线、500Mhz带宽的系统。但是由于终端的能力限制，在整个系统带宽内，终端不能在一次测量时间内对所有天线端口的信道特征进行测量。在这种情况下，为了保证系统性能，本发明示例提出一种在多天线系统中终端测量信道的方法，如图5所示，所述方法包括：
S101，网络侧(基站侧)对系统带宽进行分组，可以分为K个频率分组；
比如，假设系统带宽为W，系统天线数为N，网络侧将系统带宽分为K组，记为W1，W2，...，WK,其中，W1∪W2∪...∪WK＝W。对任意一组系统带宽Wi，i＝1,2,...,K，终端在一次测量时间内可以测量完毕所有天线端口上的信道特征；
其中，每一个频率分组Wi的大小，可以由网络侧根据各个终端的能力进行分配，i＝1,2,...,K；
其中，各个频率分组之间可以是正交的，也可以是有部分的频率重叠，比如，各个频率分组的划分如下：
W1:[fw1_start,fw1_end)，W2:[fw2_start,fw2_end)，...，WK:[fwK_start,fwK_end)；
其中，对于第i个频率分组，fwi_start是该频率分组的起始频点，fwi_end是该频率分组的结束频点；fw1_start是整个系统带宽的最小频点，fwK_end是整个系统带宽的最大频点；
其中，为了保证各个频率分组能够覆盖到系统频率的各个频点，对于按照频率升序排列的各个频率分组，后一个频率分组的起始频点大于或等于前一个频率分组的结束频点，也即，fw(i+1)_start≤fwi_end，i＝1,2,...,K；
S102，网络侧将频率分组信息发送给终端；
网络侧可以通过测量控制信息将频率分组信息发送给终端。
其中，频率分组信息包括每一个频率分组的信息，任意一个频率分组的信息包括：频率分组编号、频率分组对应的起始频点和结束频点。
其中，频率分组信息的格式如下表1所示。
表1
S103，网络侧为每个终端选择一个起始测量的频率分组；
为了使得终端能够在整个系统带宽内获得资源分配和波束赋形的机会，终端可以在不同的测量时间内对不同的频率分组进行信道特征测量。因此，网络侧可以为终端分配一个频率分组作为起始测量的频率分组，也可以是终端选择一个频率分组作为起始测量的频率分组。
由于系统中的终端数比较多，为了使系统的资源利用率最大化，不同终端的起始测量的频率分组尽量不同，那么，对于任何一个终端，网络侧或终端可以在1～K的范围内随机选择一个频率分组作为该终端的起始测量的频率分组，或者可以根据UE_id(用户终端标识)进行哈希产生该终端的起始测量的频率分组。
S104，网络侧将起始测量的频率分组信息发送给终端；
起始测量的频率分组可以记为Winit，如果是网络侧为终端选择起始测量的频率分组Winit，那么网络侧需要将起始测量的频率分组Winit通过测量控制消息通知给终端。
S105，终端在频率分组的频率范围内对所有天线端口进行测量；
当终端获得起始测量的频率分组Winit后，终端在频率分组Winit范围内对所有天线端口进行信道特征测量；
S106，终端将测量结果上报给网络侧；
终端在每次测量完毕后，需要向网络侧上报测量结果。终端可以在最近的上报机会中把测量结果上报给网络侧。
特别地，对于能力比较强的终端，在一次测量时间内，可以对多个频率分组进行测量并上报测量结果。终端在上报测量结果时，需要携带该测量结果所在的频率分组信息，终端上报测量结果的格式如下表2所示：
表2
终端在完成一组频率分组的测量后，可以根据频率升序或降序的方法确定下一组测量的频率分组，通过多次测量完成对部分或全部系统带宽上各个频率分组的测量；
S107，网络侧对测量结果进行有效性判断；
当网络侧接收到终端侧上报的测量结果后，网络侧采用滑动窗的方法处理终端上报的测量结果。也即，在网络侧设置一个相关时间Tcor，当前时刻记为Tnow，在时间范围[Tnow-Tcor,Tnow]内接收到的所有测量结果都是有效的，如果测量结果是在Tnow-Tcor之前收到的，那么网络侧将移除这些收到的测量结果。在时间范围[Tnow-Tcor,Tnow]内接收到的所有测量结果可以称之为有效测量结果。
S108，网络侧在有效测量结果的频率范围内，对终端进行调度和资源分配；
网络侧在当前时刻Tnow调度终端时，在有效测量结果所对应的频率范围内对该终端进行资源分配。并且，网络侧根据终端在不同频率分组上报的信道特征信息，在不同的频率分组上采用各自不同的波束赋形权值。
S109，网络侧将下行调度信息和下行数据块发送给终端；
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (22)

1.一种在多天线系统中实现信道测量的方法，应用于网络侧，包括：
将系统带宽划分为多个频率分组，向终端发送频率分组信息；
接收到终端上报的一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征测量结果后，对每一个频率分组进行对应的波束赋形。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
向终端发送频率分组信息，包括：
向终端发送系统带宽上所有频率分组的信息；
其中，每一个频率分组的信息包括：所述频率分组的标识、所述频率分组的起始频点和所述频率分组的结束频点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述向终端发送频率分组信息，还包括：
在向终端发送系统带宽上所有频率分组的信息后，还确定所述终端对应的起始测量的频率分组，向所述终端发送该终端对应的起始测量的频率分组信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述确定所述终端对应的起始测量的频率分组，包括：
从系统带宽上所有的频率分组中随机选取一个或多个频率分组作为所述终端对应的起始测量的频率分组；或者
对所述终端的编号进行哈希运算，产生所述终端对应的起始测量的频率分组的编号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
接收到终端上报的一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征测量结果后，对每一个频率分组进行对应的波束赋形，包括：
接收到终端上报的一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征测量结果后，判断每一个频率分组范围内的测量结果是否有效，对有效的测量结果对应的频率分组进行波束赋形；
其中，有效的测量结果是指：网络侧接收到测量报告的时刻距离当前时刻的时长小于或等于预定的相关时间阈值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
终端上报的测量结果包括：频率分组的标识和频率分组对应的信道测量结果。
7.一种在多天线系统中实现信道测量的方法，应用于终端，包括：
接收网络侧发送的频率分组信息；
在一次测量周期内对一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征进行测量；
向网络侧上报测量结果，所述测量结果包括对应的频率分组信息。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述频率分组信息包括系统带宽上每一个频率分组的信息；
其中，每一个频率分组的信息包括：所述频率分组的标识、所述频率分组的起始频点和所述频率分组的结束频点。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
终端上报的测量结果包括：终端在本次测量周期内测量的每一个频率分组的测量结果以及该测量结果对应的频率分组的标识。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
接收网络侧发送的频率分组信息后，所述方法还包括：
接收网络侧发送的所述终端对应的起始测量的频率分组信息；或者
终端确定起始测量的频率分组。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
向网络侧上报测量结果后，所述方法还包括：
从系统带宽上所有的频率分组中选取一个或多个频率分组作为下一个测量周期对应的频率分组。
12.一种在多天线系统中实现信道测量的装置，应用于网络侧，包括：
频率分组模块，用于将系统带宽划分为多个频率分组，向终端发送频率分组信息；
信息接收及处理模块，用于接收到终端上报的一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征测量结果后，对每一个频率分组进行对应的波束赋形。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，
频率分组模块，用于向终端发送频率分组信息，包括：
向终端发送系统带宽上所有频率分组的信息；
其中，每一个频率分组的信息包括：所述频率分组的标识、所述频率分组的起始频点和所述频率分组的结束频点。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，
频率分组模块，用于向终端发送频率分组信息，还包括：
在向终端发送系统带宽上所有频率分组的信息后，还确定所述终端对应的起始测量的频率分组，向所述终端发送该终端对应的起始测量的频率分组信息。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，
频率分组模块，用于确定所述终端对应的起始测量的频率分组，包括：
从系统带宽上所有的频率分组中随机选取一个或多个频率分组作为所述终端对应的起始测量的频率分组；或者
对所述终端的编号进行哈希运算，产生所述终端对应的起始测量的频率分组的编号。
16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，
信息接收及处理模块，用于接收到终端上报的一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征测量结果后，对每一个频率分组进行对应的波束赋形，包括：
接收到终端上报的一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征测量结果后，判断每一个频率分组范围内的测量结果是否有效，对有效的测量结果对应的频率分组进行波束赋形；
其中，有效的测量结果是指：网络侧接收到测量报告的时刻距离当前时刻的时长小于或等于预定的相关时间阈值。
17.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，
终端上报的测量结果包括：频率分组的标识和频率分组对应的信道测量结果。
18.一种在多天线系统中实现信道测量的装置，应用于终端，包括：
信息接收及处理模块，用于接收网络侧发送的频率分组信息；
测量模块，用于在一次测量周期内对一个或多个频率分组范围内各个天线端口上的信道特征进行测量；
上报模块，用于向网络侧上报测量结果，所述测量结果包括对应的频率分组信息。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，
所述频率分组信息包括系统带宽上每一个频率分组的信息；
其中，每一个频率分组的信息包括：所述频率分组的标识、所述频率分组的起始频点和所述频率分组的结束频点。
20.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，
终端上报的测量结果包括：终端在本次测量周期内测量的每一个频率分组的测量结果以及该测量结果对应的频率分组的标识。
21.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，
信息接收及处理模块，还用于在接收到网络侧发送的频率分组信息后，接收网络侧发送的所述终端对应的起始测量的频率分组信息，或者确定起始测量的频率分组。
22.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，
信息接收及处理模块，还用于在向网络侧上报测量结果后，从系统带宽上所有的频率分组中选取一个或多个频率分组作为下一个测量周期对应的频率分组。
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