CN108432301A - 用于控制天线阵列的天线元件的设备和方法 - Google Patents

用于控制天线阵列的天线元件的设备和方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种用于控制多输入多输出(MIMO)通信系统(100)的天线阵列(101)的多个天线元件(104)的设备(200)，该设备(200)包括：通信处理器(201)，被配置为：从多个用户设备中的第一用户设备(103)接收信道信息(202)，该信道信息(202)指示第一用户设备(103)的通信信道质量；以及接收指示第一用户设备(103)的服务质量(QoS)要求的QoS信息(204)；和控制器(203)，被配置为基于信道信息(202)并且基于QoS信息(204)来生成用于对多个天线元件(104)进行波束赋形的多个权重(206)。

Description

用于控制天线阵列的天线元件的设备和方法
技术领域
本公开涉及用于控制多输入多输出(MIMO)通信系统(特别是全维度(FD)MIMO系统)的天线阵列的多个天线元件的设备和方法。具体而言，本公开涉及用于FD-MIMO系统中的基于跨层特征(Cross Layer Eigen)的波束赋形的系统和方法。
背景技术
在全维度多输入多输出(FD-MIMO)通信系统100中，例如，如图1所示，可以使用二维平面天线阵列结构101，其中，天线元件104可以沿竖直和水平方向放置。每个天线元件104生成用于将无线电信号发送到移动设备或用户设备(UE)103的波束102。可以通过使用天线阵列101的多于一个的天线元件104将无线电信号发送到UE 103。
总天线数量可以超过8个，这是在一些移动标准中(例如，直到Release 12的LTE)信道状态信息参考信号(CSI-RS)支持的最大天线端口数量。由于该CSI-RS天线端口数量限制，为FD-MIMO系统设计闭环CSI反馈成为问题。
附图说明
包括附图是为了提供对实施例的进一步理解，附图被合并在本说明书中且构成其一部分。附图示出各实施例，并且与说明书一起用于解释各实施例的原理。通过参考以下详细描述，将更容易理解其他实施例和各实施例的许多预期优点，因为它们变得更容易理解。
图1是示出全维度多输入多输出(FD-MIMO)通信系统100的示意图。
图2是示出用于控制MIMO通信系统的天线阵列的多个天线元件的示例性设备200的示意图。
图3是示出用于控制MIMO通信系统的天线阵列的多个天线元件的示例性方法300的示意图。
图4是示出基于跨层特征的波束赋形(EBB)的示例性处理400的示意图。
图5是示出针对所有用户类别的示例性累积分布函数相对于用户吞吐量的性能图。
图6是示出针对保证比特率(GBR)用户类别的示例性累积分布函数相对于用户吞吐量的性能图。
具体实施方式
在下面的详细描述中参考附图，附图形成本公开的一部分，并且其中通过说明的方式示出了可以实施本发明的特定方面。应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其它方面并且可以进行结构或逻辑上的改变。因此，以下详细描述不应被认为是限制性的，并且本发明的范围由所附权利要求来限定。
本文将使用以下术语、缩写和注释：
3GPP：第三代合作伙伴项目，
LTE：长期演进，
LTE-A：LTE Advanced，3GPP LTE的Release 10和更高版本，
RF：射频，
UE：用户设备，
eNodeB，
eNB：基站，
MIMO：多输入多输出，
FD：全维度，
QoS：服务质量，
SRS：探测参考信号，
DFT：离散傅立叶变换，
EBB：基于特征的波束赋形，
GBR：保证比特率，
FTP：文件传输，
PHY：物理层
MAC：介质访问控制层，
CDF：累积分布函数，
PMI：预编码矩阵指示符，
DRB：数据无线承载，
SRB：信号无线承载，
QCI：QoS类别标识符，
PELR：分组错误丢失率，
PDB：分组延迟预算，
HoL：线头，
BLER：块错误率。
本文描述的方法和设备可以基于用于控制天线元件的设备，例如，用于无线电小区、基站、eNodeB等的控制器。应理解，结合所描述的方法做出的评论也可以适用于被配置为执行该方法的对应设备，反之亦然。例如，如果描述了具体方法步骤，则对应设备可以包括用于执行所描述的方法步骤的单元，即使这样的单元未在附图中明确描述或示出。此外，应理解，除非另外具体指出，否则本文描述的各种示例性方面的特征可以彼此组合。
本文描述的方法和设备可以实现在无线通信网络中，特别是基于移动通信标准(例如，LTE、尤其是4G和5G、尤其是LTE Release14和更高版本)的通信网络。下面描述的方法和设备可以实现在网络节点和基站中。所描述的设备可以包括集成电路和/或无源器件，并且可以根据各种技术来制造。例如，电路可以被设计为逻辑集成电路、模拟集成电路、混合信号集成电路、光电路、存储器电路和/或集成无源器件。
本文描述的方法和设备可以被配置为发送和/或接收无线电信号。无线电信号可以是或者可以包括由无线电发送设备(或无线电发射机或发送机)辐射的射频信号，其无线电频率在约3Hz至300GHz的范围内。频率范围可以对应于用于产生和检测无线电波的交流电信号的频率。
下文中描述的方法和设备可以根据移动通信标准来设计，例如长期演进(LTE)标准或其高级版本LTE-A，特别是LTE Release 14和更高版本。LTE(长期演进)，以4G LTE和5GLTE推向市场，是用于移动电话和数据终端的高速数据无线通信的标准。
下文中描述的方法和设备可以应用于OFDM系统。OFDM是用于在多个载波频率上编码数字数据的方案。可以使用大量紧密间隔的正交子载波信号来携带数据。由于子载波的正交性，子载波之间的串扰可以被抑制。
下文中描述的方法和设备可以应用于MIMO系统和分集接收机。多输入多输出(MIMO)无线通信系统在发射机和/或接收机处采用多个天线来增加系统容量并实现更好的服务质量。在空间复用模式下，MIMO系统可以通过在相同频率资源中并行传输多个数据流，来达到更高的峰值数据速率，而不用增加系统的带宽。分集接收机使用两个或更多个天线来提升无线链路的质量和可靠性。
在下文中，参考附图描述实施例，其中，相同的附图标记通常用于通篇指代相同的元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对实施例的一个或多个方面的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以以这些具体细节的较少程度来实践实施例的一个或多个方面。因此，以下描述不应被认为是限制性的。
总结的各个方面可以以各种形式来体现。以下描述通过说明的方式示出可以实践这些方面的各种组合和配置。应理解，所描述的方面和/或实施例仅仅是示例，可以利用其他方面和/或实施例，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下进行结构和功能修改。
下文中描述的方法和设备可以被设计为生成多个波束赋形权重，特别是通过生成如下所述的预编码器矩阵来生成多个波束赋形权重。
在FD-MIMO系统中，例如如图1所示，子载波k处的频域接收信号模型可以根据公式(1)
Yk＝HkPcPdXk+N (1)
其中，Hk表示Nr×Nt信道矩阵；PcPd表示波束赋形权重，其中Pc是Nt×Np复矩阵(以下称为第一预编码器矩阵)，并且Pd是Np×Nν复矩阵(以下称为第二预编码器矩阵)；N是指加性高斯白噪声。Nr是接收天线数量，Nt是发送天线数量，Np是发送天线端口数量，并且Nν是层数。
第二预编码器矩阵Pd可以由报告预编码矩阵指示符(PMI)的用户设备(UE)来指示。在本公开中，主要关注于生成第一预编码器矩阵Pc。
在下文中，描述使用奇异值分解的设备和方法。奇异值分解(SVD)是实矩阵或复矩阵的因式分解。m×n实矩阵或复矩阵M的奇异值分解是M＝UΣV*形式的因式分解，这里U表示m×m实单位矩阵或复单位矩阵，Σ表示对角线上为非负实数的m×n矩形对角矩阵，并且V的共轭转置V*表示n×n实单位矩阵或复单位矩阵。Σ的对角项Σi,i称为M的奇异值。U的m列和V的n列分别称为M的左奇异向量和右奇异向量。
在下文中，描述使用QoS类别标识符(QCI)的方法和设备。QoS类别标识符(QCI)是用于确保承载业务被分配到合适的服务质量(QoS)的机制。不同的承载业务需要不同的QoS，因此需要不同的QCI值。在LTE中，例如，指定以下九个不同的QCI值：对话语音(QCI＝1)、对话视频(QCI＝2)、实时游戏(QCI＝3)、具有缓冲流传输的非对话视频(QCI＝4)、IMS信令(QCI＝5)、具有缓冲流传输的基于TCP的视频(例如：www、电子邮件、聊天、ftp、p2p等)(QCI＝6)、语音或视频的实时流传输和交互式游戏(QCI＝7)、视频的基于TCP的缓冲流传输(例如www、电子邮件、聊天、ftp、p2p等)(QCI＝8)和视频的基于TCP的缓冲流传输(例如www、电子邮件、聊天、ftp、，p2p等)(QCI＝9)。范围从1到4的QCI与保证比特率(GBR)相关联，而范围从5到9的QCI与非保证比特率(非GBR)相关联。每个QCI(GBR和非GBR)与优先级相关联。优先级1是最高优先级。如果遇到拥塞，最低优先级业务将首先被丢弃。
图2是示出用于控制MIMO通信系统(例如，如上参考图1所述的FD-MIMO通信系统100)的天线阵列101的多个天线元件104的示例性设备200的示意图。设备200包括通信处理器201和控制器203。
通信处理器201从多个用户设备中的第一用户设备103接收信道信息202。信道信息202指示第一用户设备103的通信信道质量。通信处理器201还接收指示第一用户设备103的服务质量(QoS)要求的QoS信息204。
控制器203基于信道信息202并且基于QoS信息204生成用于对多个天线元件104进行波束赋形的多个权重206。
通信处理器201可以通过获取(231)介质访问控制(MAC)层或核心网层(即，MIMO通信系统100的较高层)来接收QoS信息204。通信处理器201可以从MIMO通信系统100的被分派给第一用户设备103的无线承载接收QoS信息204。通信处理器201可以从数据无线承载或信号无线承载接收QoS信息204。通信处理器201可以从无线承载中所包括的QoS类别标识符(QCI)接收QoS信息204。
通信处理器201可以从MIMO通信系统100的被分派给第一用户设备103的物理层接收信道信息202。通信处理器201可以通过评估(233)第一用户设备103的探测参考信号(SRS)(即，传输已知参考图案的信号)来接收信道信息202。
控制器203可以生成包括多个权重206的预编码器矩阵PC 227。预编码器矩阵PC227可以对应于如上所述的第一预编码器矩阵PC。
控制器203可以根据天线阵列101的天线元件的数量Nt和天线端口的数量Np来生成预编码器矩阵PC 227。控制器203可以基于用户设备103的信道矩阵223并且基于第一用户设备103的QoS要求的缩放因子222来生成预编码器矩阵PC 227。控制器203可以根据基于跨层特征的波束赋形EBB来生成预编码器矩阵PC 227，如下文所述。
控制器203可以基于关系式225生成预编码器矩阵PC：
这里，Hu,j223表示由探测参考信号(SRS)233获得的第一用户设备103u在子载波j处的归一化频域信道，即总功率被归一化为1的信道，Nk表示第一用户设备103的总SRS子载波数，Nu表示天线阵列101所服务的用户设备的数量，并且fu表示第一用户设备103的QoS要求的缩放因子222。控制器203可以基于项USV的奇异值分解(SVD)226来生成预编码器矩阵PC，例如如下关于图4所述。
控制器203可以基于特征矩阵VH的前Np列来生成预编码器矩阵(PC)，例如如下关于图4所述。Np表示天线阵列101的天线端口的数量。
控制器203可以基于QoS类别标识符QCI表221来生成第一用户设备103的QoS要求的缩放因子222。控制器203可以基于QoS类别标识符(QCI)表221或基于分派给第一用户设备103的无线承载的总数量(NRB)来生成第一用户设备103的QoS要求的缩放因子222。
控制器203可以基于第一用户设备103的分组错误丢失率(PELR)或分组延迟预算(PDB)来生成第一用户设备103的QoS要求的缩放因子222，例如如下关于图4所述。
控制器203可以基于外环缩放调整因子来生成第一用户设备103的QoS要求的缩放因子222。外环缩放调整因子可以取决于下行链路信道质量指数(CQI)和/或块错误率BLER，例如如下关于图4所述。
在设备200的进一步示例中，通信处理器201可以从至少两个用户设备(UE)接收信道信息202。信道信息202可以指示至少两个UE 103的通信信道质量。接收到的QoS信息204可以指示至少两个UE 103的QoS要求。控制器203可以基于信道信息202并且基于QoS信息204来生成用于对多个天线元件104进行波束赋形的多个权重206。控制器203可以生成用于对天线元件104(其可以二维天线阵列结构101的天线元件104，如图2中示意性示出的)进行波束赋形的多个权重206。天线元件104可以沿竖直和水平方向放置，如图2中示意性示出的。控制器203可以基于跨层波束赋形来生成多个权重206。
图2中描述的设备200的特征在于，联合考虑了用户信道状态信息和服务质量(QoS)要求作为用于波束赋形权重计算的因子。通过用户探测参考信号(SRS)，可以获得其信道子空间，这可以用于估计当前用户波束赋形权重。同时，在一个eNodeB中，由于活跃用户可以从天线端口到物理天线共享同一波束赋形权重，因此可以使用QoS权重因子来平衡不同用户的QoS要求。
图3是示出用于控制MIMO通信系统(例如，如上关于图1和图2所述的FD-MIMO通信系统100)的天线阵列的多个天线元件的示例性方法300的示意图。
方法300包括：从多个用户设备接收信道信息(301)，信道信息指示多个用户设备的通信信道质量。方法300包括：接收指示多个用户设备的QoS要求的服务质量(QoS)信息(302)。方法300包括：基于信道信息并且基于QoS信息来生成用于对多个天线元件进行波束赋形的多个权重(303)。接收(301)信道信息和接收(302)QoS信息可以对应于通信处理器201的信息接收任务，如上关于图2所述。生成(303)多个权重可以对应于控制器203的控制器任务，如上关于图2所述。
方法300还可以包括：从MIMO通信系统的物理层接收(301)用于多个UE中的活跃UE的信道信息。
方法300还可以包括：从MIMO通信系统的比物理层更高的通信层(例如，MAC层或更高的网络层)接收(302)分派给多个UE的活跃无线承载的QoS信息。
图4是示出可以用于计算第一预编码器矩阵PC的基于跨层特征的波束赋形(EBB)的示例性处理400的示意图。
处理400包括：第一方框401“从较高层获得每个活跃UE承载的QoS要求”；第二方框402“从物理层获取每个活跃UE信道信息”；以及第三方框403“通过所有活跃信道信息及其根据其QoS要求的缩放因子来计算第一预编码器”。第一方框401和第二方框402可以是以上关于图3所述的方法300的第一方框301和第二方框302的具体实现形式或如上关于图2所述的通信处理器201的接收任务的具体实现方式。第三方框403可以是以上关于图3所述的方法300的第三方框303的具体实现形式或如上关于图2所述的控制器203的控制器任务的具体实现方式。
在下文中，描述处理方框401、402、403的具体实现形式。可以例如通过较高层从每个数据无线承载(DRB)中的QoS类别标识符(QCI)获取UE的服务质量(QoS)要求。对于信号无线承载(SRB)用户，QoS要求可以高于DRB用户。可以从物理层测量UE的信道信息。例如，eNodeB可以通过其探测参考信号(SRS)来测量UE的信道。然后，为了计算第一预编码器矩阵PC，可以联合使用物理层信息和更高层QoS要求两者。
公式(2)给出了该跨层EBB(基于特征的波束赋形)的示例：
这里，Hu,j表示用户u在子载波j处的归一化的频域信道，并且它可以由探测参考信号(SRS)获得；Nk为当前用户的总SRS子载波数；fu为UE QoS要求的缩放因子。于是，PC可以被确定为特征矩阵VH的前Np列。
替代地，可以根据公式(3)来计算第一预编码器矩阵Pc：
这里，hu,j表示归一化的最强时域信道簇(cluster)。
可以通过UE QCI、缓冲区状态、分组延迟等来获得缩放因子fu。
在第一替代方案中，可以使用固定QCI表来计算fu，这里可以根据公式(4)获得用户缩放因子du：
这里，NRB为当前用户的无线承载总数；t()指示QCI缩放值的查找表。
然后，可以根据公式(5)获得缩放因子fu：
在第二替代方案中，对于每个用户，用户DRB类型、延迟或累积比特率可能对用户缩放因子du有影响，对于GBR用户，其可以根据公式(6)来定义，对于非GBR用户，其可以根据公式(7)来定义：
这里，α指示分组错误丢失率(PELR)；β指代分组延迟预算(PDB)；vg是保证比特率；vc是累积比特率，并且τ是线头(HoL)延迟。PELR和PDB可以由QCI来指示。
在第三替代方案中，可以使用外环缩放调整因子。可以基于物理层信息来估计每个用户的波束赋形权重，这可能包含因干扰和噪声而引起的一些误差。于是，一些用户可能执行不良波束，并且对于这些用户，缩放因子应当被设定为低值。因此，可以根据公式(8)使用外环缩放调整因子：
du′＝μudu (8)
这里，du′是取代公式(5)中的du的用户缩放因子；μu是可能受下行链路CQI和块错误率(BLER)影响的外环缩放调整因子。
图5是示出针对所有用户类别的示例性累积分布函数相对于用户吞吐量的性能图，并且图6是示出针对保证比特率(GBR)用户类别的示例性累积分布函数相对于用户吞吐量的性能图。
累积分布函数(CDF)(或者简单地说，分布函数)描述具有给定概率分布的实值随机变量X将被发现具有小于或等于x的值的概率。在连续分布的情况下，它给出概率密度函数从负无穷到x的区域。
曲线501和601示出例如由离散傅立叶变换向量生成的基于DFT的EBB，即基于固定权重的波束赋形。曲线502和602示出仅PHY的EBB，即仅考虑物理信息(即，PHY层的信息)的波束赋形。曲线503和603示出根据本公开的跨层EBB，即考虑多个层的信息(例如，信道信息202和QoS信息204)的波束赋形，如上关于图2至图4所述。
具体地，图5和图6示出针对城区宏单元(UMa)网络情况的系统级测试结果。该测试基于混合业务模型，其中，40％的用户被服务以保证比特率(GBR)业务，并且60％的用户被服务以非GBR业务(例如，FTP)。对于GBR用户，那些处于保证比特率下的用户被认为中断(outage)；对于非GBR用户，那些分组延迟8秒以上的用户被认为中断。从图中可以看出，通过使用根据本公开的跨层EBB，可以获得更高的用户吞吐量(参见曲线503、603)，尤其是对于GBR用户。
本文描述的方法、系统和设备可以作为软件实现在数字信号处理器(DSP)中、微控制器中或任何其他辅处理器中，或者作为硬件电路实现在芯片上或专用集成电路(ASIC)内。
本公开中描述的实施例可以实现在数字电子电路中，或者实现在计算机硬件、固件、软件中，或者实现在其组合中，例如实现在移动设备的可用硬件中或专用于处理本文描述的方法的新硬件中。
本公开还支持计算机程序产品，包括计算机可执行代码或计算机可执行指令，它们在被执行时使至少一个计算机执行本文描述的执行方框和计算方框，特别是如上关于图3和图4所述的方法300、400。这样的计算机程序产品可以包括存储有供处理器使用的程序代码的可读非瞬时性存储介质，该程序代码包括用于执行如上所述的方法300、400中的任一方法的指令。
示例
以下示例属于进一步的实施例。
示例1是一种用于控制多输入多输出(MIMO)通信系统的天线阵列的多个天线元件的设备，该设备包括：通信处理器，被配置为：从多个用户设备中的第一用户设备接收信道信息，该信道信息指示第一用户设备的通信信道质量；以及接收指示第一用户设备的服务质量(QoS)要求的QoS信息；和控制器，被配置为：基于信道信息并且基于QoS信息来生成用于对多个天线元件进行波束赋形的多个权重。
在示例2中，示例1的主题可以可选地包括，通信处理器被配置为：通过获取MIMO通信系统的介质访问控制(MAC)层和核心网层之一来接收QoS信息。
在示例3中，示例1-2中任一示例的主题可以可选地包括，通信处理器被配置为：从MIMO通信系统的被分派给第一用户设备的无线承载接收QoS信息。
在示例4中，示例3的主题可以可选地包括，通信处理器被配置为：从数据无线承载和信号无线承载之一接收QoS信息。
在示例5中，示例3-4中任一示例的主题可以可选地包括，通信处理器被配置为：从无线承载中所包括的QoS类别标识符(QCI)接收QoS信息。
在示例6中，示例1-5中任一示例的主题可以可选地包括，通信处理器被配置为：从MIMO通信系统的被分派给第一用户设备的物理层接收信道信息。
在示例7中，示例1-6中任一示例的主题可以可选地包括，通信处理器被配置为：通过评估第一用户设备的探测参考信号(SRS)来接收信道信息。
在示例8中，示例1-7中任一示例的主题可以可选地包括，通信处理器被配置为：生成包括多个权重的预编码器矩阵。
在示例9中，示例8的主题可以可选地包括，控制器被配置为：根据天线阵列的天线元件的数量和天线端口的数量来生成预编码器矩阵。
在示例10中，示例8-9中任一示例的主题可以可选地包括，控制器被配置为：基于用户设备的信道矩阵并且基于第一用户设备的QoS要求的缩放因子来生成预编码器矩阵。
在示例11中，示例10的主题可以可选地包括，控制器被配置为：根据基于跨层特征的波束赋形(EBB)来生成预编码器矩阵。
在示例12中，示例10-11中任一示例的主题可以可选地包括，控制器被配置为：基于以下关系式生成预编码器矩阵(PC)：
这里，Hu,j表示由探测参考信号(SRS)获得的第一用户设备u在子载波j处的归一化的频域信道，Nk表示第一用户设备的总SRS子载波数，Nu表示天线阵列所服务的用户设备的数量，并且fu表示第一用户设备的QoS要求的缩放因子。
在示例13中，示例12的主题可以可选地包括，控制器被配置为：基于项USV的奇异值分解来生成预编码器矩阵。
在示例14中，示例12-13中任一示例的主题可以可选地包括，控制器被配置为：基于特征矩阵VH的前Np列来生成预编码器矩阵，其中，Np是天线阵列的天线端口的数量。
在示例15中，示例10-14中任一示例的主题可以可选地包括，控制器被配置为：基于QoS类别标识符(QCI)表来生成第一用户设备的QoS要求的缩放因子。
在示例16中，示例10-15中任一示例的主题可以可选地包括，控制器被配置为：基于QoS类别标识符(QCI)表和被分派给第一用户设备的无线承载的总数(NRB)中的至少一个来生成第一用户设备的QoS要求的缩放因子。
在示例17中，示例10-16中任一示例的主题可以可选地包括，控制器被配置为：基于第一用户设备的分组错误丢失率(PELR)和分组延迟预算(PDB)中的至少一个来生成第一用户设备的QoS要求的缩放因子。
在示例18中，示例10-17中任一示例的主题可以可选地包括，控制器被配置为：基于外环缩放调整因子来生成第一用户设备的QoS要求的缩放因子。
在示例19中，示例18的主题可以可选地包括，外环缩放调整因子取决于下行链路信道质量指数(CQI)和块错误率(BLER)中的至少一个。
示例20是一种用于控制全维度多输入多输出(FD-MIMO)通信系统的天线阵列的多个天线元件的设备，该设备包括：通信处理器，被配置为：从至少两个用户设备(UE)接收信道信息，该信道信息指示至少两个UE的通信信道质量；以及接收指示至少两个UE的服务质量(QoS)要求的QoS信息；和控制器，被配置为：基于信道信息并且基于QoS信息来生成用于对多个天线元件进行波束赋形的多个权重。
在示例21中，示例20的主题可以可选地包括，控制器被配置为：生成用于对二维天线阵列结构的沿竖直和水平方向放置的天线元件进行波束赋形的多个权重。
在示例22中，示例20-21中任一示例的主题可以可选地包括，控制器被配置为：基于跨层波束赋形来生成多个权重。
示例23是一种用于控制多输入多输出(MIMO)通信系统的天线阵列的多个天线元件的方法，该方法包括：从多个用户设备接收信道信息，该信道信息指示多个用户设备的通信信道质量；接收指示多个用户设备的服务质量(QoS)要求的QoS信息；以及基于信道信息并且基于QoS信息来生成用于对多个天线元件进行波束赋形的多个权重。
在示例24中，示例23的主题可以可选地包括，从MIMO通信系统的物理层接收多个UE中的活跃UE的信道信息。
在示例25中，示例23-24中任一示例的主题可以可选地包括，从MIMO通信系统的比物理层更高的通信层接收被分派给多个UE的活跃无线承载的QoS信息。
示例26是存储有计算机指令的计算机可读非瞬时性介质，所述指令当由计算机执行时，使计算机执行示例23至25中的一个示例的方法。
示例27是一种用于控制多输入多输出(MIMO)通信系统的天线阵列的多个天线元件的设备，该设备包括：用于从多个用户设备接收信道信息的模块，该信道信息指示多个用户设备的通信信道质量；用于接收指示多个用户设备的服务质量(QoS)要求的QoS信息的模块；以及用于基于信道信息并且基于QoS信息来生成用于对多个天线元件进行波束赋形的多个权重的模块。
在示例28中，示例27的主题可以可选地包括用于从MIMO通信系统的物理层接收多个UE中的活跃UE的信道信息的模块。
在示例29中，示例27-28中任一示例的主题可以可选地包括用于从MIMO通信系统的比物理层更高的通信层接收被分派给多个UE的活跃无线承载的QoS信息的模块。
示例30是一种用于控制多输入多输出(MIMO)通信系统的天线阵列的多个天线元件的系统，该系统包括：通信处理器子系统，被配置为：从多个用户设备中的第一用户设备接收信道信息，该信道信息指示第一用户设备的通信信道质量；以及接收指示第一用户设备的服务质量(QoS)要求的QoS信息；和控制器子系统，被配置为：基于信道信息并且基于QoS信息来生成用于对多个天线元件进行波束赋形的多个权重。
在示例31中，示例30的主题可以可选地包括，通信处理器子系统被配置为：通过获取MIMO通信系统的介质访问控制(MAC)层和核心网层之一来接收QoS信息。
在示例32中，示例30-31中任一示例的主题可以可选地包括，通信处理器子系统被配置为：从MIMO通信系统的被分派给第一用户设备的无线承载接收QoS信息。
在示例33中，示例32的主题可以可选地包括，通信处理器子系统被配置为：从数据无线承载和信号无线承载之一接收QoS信息。
在示例34中，示例30-33中任一示例的主题可以可选地包括，该系统被实现为片上系统。
示例35是一种用于控制多输入多输出(MIMO)通信系统的天线阵列的多个天线元件的通信电路，该通信电路包括：通信处理器电路，被配置为：从多个用户设备中的第一用户设备接收信道信息，该信道信息指示第一用户设备的通信信道质量；以及接收指示第一用户设备的服务质量(QoS)要求的QoS信息；和控制器电路，被配置为：基于信道信息并且基于QoS信息来生成用于对多个天线元件进行波束赋形的多个权重。
在示例36中，示例35的主题可以可选地包括，通信处理器电路被配置为：通过获取MIMO通信系统的介质访问控制(MAC)层和核心网层之一来接收QoS信息。
在示例37中，示例35-36中任一示例的主题可以可选地包括，通信处理器电路被配置为：从MIMO通信系统的被分派给第一用户设备的无线承载接收QoS信息。
在示例38中，示例35-37中任一示例的主题可以可选地包括，控制器电路被配置为：基于用户设备的信道矩阵并且基于第一用户设备的QoS要求的缩放因子来生成预编码器矩阵。
在示例39中，示例38的主题可以可选地包括，控制器电路被配置为：根据基于跨层特征的波束赋形(EBB)来生成预编码器矩阵。
另外，虽然可能已经关于若干实现方式中的仅一个公开了本发明的特定特征或方面，但是这样的特征或方面可以与其他实现方式的一个或多个其他特征或方面组合，如对于任何给定或特定应用可能期望和有利的那样。此外，如果在具体实施方式或权利要求中使用了术语“包括”、“具有”、“带有”或其他变体，这些术语旨在以类似于术语“包含”的方式为包括性的。此外，应理解，本公开的各方面可以实现在分立电路中、部分集成电路中或完全集成电路或编程模块中。另外，术语“示例性”、“例如”和“比如”仅仅是意味着示例，而不是最好的或最佳的。
尽管本文已经说明和描述了具体方面，但是本领域技术人员应理解，在不脱离本公开的范围的情况下，各种替代和/或等同实现方式可以代替所示和所述的具体方面。本申请旨在涵盖本文讨论的具体方面的任何修改或变化。
尽管以具有对应标号的特定顺序叙述了所附权利要求中的要素，但是除非权利要求的叙述另外暗示用于实现这些要素中的一些或全部的特定顺序，否则那些要素不一定旨在被限制为以该特定顺序实现。

Claims (25)

1.一种用于控制多输入多输出(MIMO)通信系统(100)的天线阵列(101)的多个天线元件(104)的设备(200)，所述设备(200)包括：
通信处理器(201)，被配置为：
从多个用户设备中的第一用户设备(103)接收信道信息(202)，所述信道信息(202)指示所述第一用户设备(103)的通信信道质量；以及
接收指示所述第一用户设备(103)的服务质量(QoS)要求的QoS信息(204)；和
控制器(203)，被配置为：基于所述信道信息(202)并且基于所述QoS信息(204)来生成用于对所述多个天线元件(104)进行波束赋形的多个权重(206)。
2.根据权利要求1所述的设备(200)，其中，所述通信处理器(201)被配置为：
通过获取所述MIMO通信系统(100)的介质访问控制(MAC)层和核心网层之一来接收所述QoS信息(204)。
3.根据权利要求1或2所述的设备(200)，其中，所述通信处理器(201)被配置为：
从所述MIMO通信系统(100)的被分派给所述第一用户设备(103)的无线承载接收所述QoS信息(204)。
4.根据权利要求3所述的设备(200)，其中，所述通信处理器(201)被配置为：
从数据无线承载和信号无线承载之一接收所述QoS信息(204)。
5.根据权利要求3或4所述的设备(200)，其中，所述通信处理器(201)被配置为：
从所述无线承载中所包括的QoS类别标识符(QCI)接收所述QoS信息(204)。
6.根据权利要求1或2所述的设备(200)，其中，所述通信处理器(201)被配置为：
从所述MIMO通信系统(100)的被分派给所述第一用户设备(103)的物理层接收所述信道信息(202)。
7.根据权利要求1或2所述的设备(200)，其中，所述通信处理器(201)被配置为：
通过评估所述第一用户设备(103)的探测参考信号(SRS)来接收所述信道信息(202)。
8.根据权利要求1或2所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：
生成包括所述多个权重(206)的预编码器矩阵(PC)。
9.根据权利要求8所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：
根据所述天线阵列(101)的天线元件的数量(Nt)和天线端口的数量(Np)来生成所述预编码器矩阵(PC)。
10.根据权利要求8或9所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：
基于所述用户设备(103)的信道矩阵并且基于所述第一用户设备(103)的QoS要求的缩放因子来生成所述预编码器矩阵(PC)。
11.根据权利要求10所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：
根据基于跨层特征的波束赋形(EBB)来生成所述预编码器矩阵(PC)。
12.根据权利要求10或11所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：
基于以下关系式生成所述预编码器矩阵(PC)：
这里，Hu,j表示由探测参考信号(SRS)获得的所述第一用户设备(103)u在子载波j处的归一化的频域信道，Nk表示所述第一用户设备(103)的总SRS子载波数，Nu表示所述天线阵列(101)所服务的用户设备的数量，并且fu表示所述第一用户设备(103)的QoS要求的缩放因子。
13.根据权利要求12所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：
基于项USV的奇异值分解来生成所述预编码器矩阵(PC)。
14.根据权利要求12或13所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：
基于特征矩阵VH的前Np列来生成所述预编码器矩阵(PC)，这里Np是所述天线阵列(101)的天线端口的数量。
15.根据权利要求10或11所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：
基于QoS类别标识符(QCI)表来生成所述第一用户设备(103)的QoS要求的缩放因子。
16.根据权利要求10或11所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：
基于QoS类别标识符(QCI)表和被分派给所述第一用户设备(103)的无线承载的总数(NRB)中的至少一个来生成所述第一用户设备(103)的QoS要求的缩放因子。
17.根据权利要求10或11所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：
基于所述第一用户设备(103)的分组错误丢失率(PELR)和分组延迟预算(PDB)中的至少一个来生成所述第一用户设备(103)的QoS要求的缩放因子。
18.根据权利要求10或11所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：
基于外环缩放调整因子来生成所述第一用户设备(103)的QoS要求的缩放因子。
19.根据权利要求18所述的设备(200)，其中，所述外环缩放调整因子取决于下行链路信道质量指数(CQI)和块错误率(BLER)中的至少一个。
20.一种用于控制全维度多输入多输出(FD-MIMO)通信系统(100)的天线阵列(101)的多个天线元件(104)的设备(200)，所述设备(200)包括：
通信处理器(201)，被配置为：
从至少两个用户设备(UE)接收信道信息(202)，所述信道信息(202)指示所述至少两个UE(103)的通信信道质量；以及
接收指示所述至少两个UE(103)的服务质量(QoS)要求的QoS信息(204)；和
控制器(203)，被配置为：基于所述信道信息(202)并且基于所述QoS信息(204)来生成用于对所述多个天线元件(104)进行波束赋形的多个权重(206)。
21.根据权利要求20所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：
生成用于对二维天线阵列结构(101)的沿竖直和水平方向放置的天线元件(104)进行波束赋形的所述多个权重(206)。
22.根据权利要求20或21所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：
基于跨层波束赋形来生成所述多个权重(206)。
23.一种用于控制多输入多输出(MIMO)通信系统的天线阵列的多个天线元件的方法(300)，所述方法包括：
从多个用户设备接收信道信息(301)，所述信道信息指示所述多个用户设备的通信信道质量；
接收指示所述多个用户设备的服务质量(QoS)要求的QoS信息(302)；以及
基于所述信道信息并且基于所述QoS信息来生成用于对所述多个天线元件进行波束赋形的多个权重(203)。
24.根据权利要求23所述的方法(300)，包括：
从所述MIMO通信系统(100)的物理层接收所述多个UE中的活跃UE的信道信息(301)。
25.根据权利要求23或24所述的方法(300)，包括：
从所述MIMO通信系统的比物理层更高的通信层接收被分派给所述多个UE的活跃无线承载的QoS信息(302)。
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