CN108933620B - 一种波束赋形方法及终端、基站 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种波束赋形方法及终端、基站，用于获取更大的波束赋形增益。本申请实施例方法包括：基站向终端发送信道状态信息参考信号；所述基站通过数据信道周期性地接收所述终端发送的所述信道状态信息参考信号；所述基站根据所述信道状态信息参考信号计算波束赋形权值。

Description

一种波束赋形方法及终端、基站

技术领域

本申请涉及无线通信系统领域，尤其涉及一种波束赋形方法及终端、基站。

背景技术

波束赋形(beam forming，BF)是一种基于天线阵列的信号预处理技术，波束赋形通过调整天线阵列中每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束，从而能够获得明显的阵列增益。因此，波束赋形技术在扩大覆盖范围、提高系统容量以及降低干扰等方面都有很大的优势。

在频分双工(frequency division duplex，FDD)系统中，终端在接收到基站发送的信道状态信息参考信号(channel state information reference signal，CRS_RS)之后，终端按照闭环空间复用的方式计算能够获得最佳性能的预编码矩阵指示(precodingmatrix indicators，PMI)和秩指示(rank indication，RI)。终端反馈PMI和信道质量指示(channel quality indication，CQI)信息，基站根据PMI和CQI信息进行信道重构和波束赋形权值计算，进而实现下行波束赋形发射。

在现有技术中，采用PMI信息反馈方式进行波束赋形权值计算，由于PMI指示的码本大小有限，可用于闭环空间复用的预编码矩阵数量有限，不能对全部可用的物理天线进行联合优化，因此波束赋形增益也较为有限，不能获得更大的波束赋形增益。

发明内容

本申请实施例提供了一种波束赋形方法及终端、基站，用于获取更大的波束赋形增益。

第一方面，本申请实施例提供了一种波束赋形方法，包括：

首先，基站向终端发送信道状态信息参考信号，然后，基站通过数据信道周期性的接收终端发送的信道状态信息参考信号，最后，基站根据终端发送至基站的信道状态信息参考信号计算波束赋形权值。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例方法具有以下优点：可以理解的是，基站向终端发送的信道状态信息参考信号，和基站接收到终端发送的信道状态信息参考信号并不是完全一致的，后者携带有包括下行空口损耗等信道状态信息，并且信道状态信息参考信号并未经过终端进行计算处理，因此基站通过向终端发送信道状态信息参考信号，再接收终端转发的信道状态信息参考信号，可以使得基站获取更多的原始状态信息，而不是经过终端处理后的信息，从而基站可以根据其接收的终端发送的信道状态信息参考信号计算更加精确的波束赋形权值，从而获取更大的波束赋形增益。

在一种可能的设计中，在第一方面的第一种可能的实现方式中，在基站根据信道状态信息参考信号计算波束赋形权值之后，还包括：

基站根据波束赋形权值进行多用户波束赋形(multi-user beam forming，MU-BF)权值计算，和MU-BF加权得到多用户波束赋形，其中，多用户是与所述终端配对的终端用户，终端与终端之间的配对关系是基站预先定义或可以预先获知的。

其次，在基站得到一个终端的波束赋形权值，进一步根据该波束赋形权值得到配对终端的波束赋形权值，这样可以能实现对多用户的波束赋形。

第二方面，本申请实施例提供了一种波束赋形方法，包括：

首先，终端接收基站发送的信道状态信息参考信号，其次，终端按照预设上报周期，通过数据信道将其接收到的信道状态信息参考信号发送至基站。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例方法具有以下优点：可以理解的是，终端接收到基站发送的信道状态信息参考信号，和基站向终端发送的信道状态信息参考信号并非是完全一样的，前者还包括有下行空口损耗等信道状态信息，终端在接收到该信道状态信息参考信号之后便从数据信道发送给基站，同样，基站接收到终端发送的信道状态信息参考信号中也同样包括下行空口损耗等信道状态信息，与原先终端上报PMI和CQI相比，直接上报信道状态信息参考信号包括更多的信道状态信息，可以更加准确地反应当前信道状态，以使得基站根据其接收到的信道状态信息参考信号计算出更加精确的波束赋形权值，以获得更大的波束赋形增益。

在一种可能的设计中，在第二方面的第一种可能的实现方式中，预设上报周期与配置参数相关联，该预设上报周期大小可根据该配置参数进行动态调节。

其次，终端根据配置参数动态调节上报信道状态信息参考信号的周期，可以实现基站对不同精度的波束赋形需求。

需要说明的是，预设上报周期是可根据配置参数动态调节其大小的周期，应理解，至于该周期大小如何调节，可以是与eNB下发信道状态信息参考信号至UE的发送周期一致，或者适当进行微调；也可以是UE以反馈更准确的信道状态信息为目的进行适当的调节，对此本申请不做任何限制。

第三方面，本申请实施例提供一种基站，该基站具有实现上述方法实施例中基站行为的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。

第四方面，本申请实施例提供一种基站，包括：处理器、存储器、总线、发射器和接收器；该存储器用于存储计算机执行指令，该处理器与该存储器通过该总线连接，当该基站运行时，该处理器执行该存储器存储的该计算机执行指令，以使该基站执行如上述第一方面任意一项的波束赋形方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，用于储存为上述基站所用的计算机软件指令，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述第一方面中任意一项的波束赋形方法。

第六方面，本申请实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述第一方面中任意一项的波束赋形方法。

另外，第三方面至第六方面中任一种设计方式所带来的技术效果可参见第一方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

第七方面，本申请实施例提供一种终端，该终端具有实现上述方法实施例中终端行为的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。

第八方面，本申请实施例提供一种终端，包括：处理器、存储器、总线、发射器和接收器；该存储器用于存储计算机执行指令，该处理器与该存储器通过该总线连接，当该终端运行时，该处理器执行该存储器存储的该计算机执行指令，以使该终端执行如上述第一方面任意一项的波束赋形方法。

第九方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，用于储存为上述终端所用的计算机软件指令，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述第一方面中任意一项的波束赋形方法。

第十方面，本申请实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述第一方面中任意一项的波束赋形方法。

另外，第七方面至第十方面中任一种设计方式所带来的技术效果可参见第二方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

附图说明

图1为本申请实施例的一个应用场景示意图；

图2为本申请实施例中波束赋形方法的一个示意图；

图3(a)为本申请实施例中基站的一个示意图；

图3(b)为本申请实施例中基站的另一个示意图；

图4为本申请实施例中终端的一个示意图；

图5为本申请实施例中基站的另一个示意图；

图6为本申请实施例中终端的另一个示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种波束赋形方法及终端、基站，用于获取更大的波束赋形增益。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本申请实施例方法应用于无线通信系统，例如：全球移动通信(global system ofmobile communication，GSM)系统，码分多址(code division multiple access，CDMA)系统，宽带码分多址(wideband code division multiple access wireless，WCDMA)系统，通用分组无线业务(general packet radio service，GPRS)系统，通用移动通信系统(universal mobile telecommunications system，UMTS)，LTE系统及其演进系统，以及新一代无线通信系统(new generation，NR)。图1为本申请实施例中的一个应用场景示意图，图中包括基站101、终端102和终端103，基站101与终端102或终端103之间通过无线通信信道进行信道质量检测等通信需求。

此外，本申请实施例方法还可以应用于：1、各类闭环多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)系统的设计；2、各类基于反馈信道信息的通信系统设计等系统设计领域，对此本申请不做任何限制。

为了便于理解本申请实施例中波束赋形方法及终端、基站，下面将结合具体的实施例对其进行说明。需要说明的是，下面实施例中基站以eNB为例进行说明，当然也可以是其他具有类似功能的其他网络设备，终端与用户终端(user equipment，UE)为例进行说明，当然也可以是其他具有类似功能的其他终端设备，对此上述基站和终端本申请均不做任何限制。

实施例一，如图2所示，本申请实施例中波束赋形方法的一个实施例，包括：

201、eNB向UE发送信道状态信息参考信号。

本实施例中，在FDD系统中，eNB向UE发送信道状态信息参考信号。需要说明的是，在发送该信道状态信息参考信号之前，eNB需要一个相应的准备阶段，用于准备该信道状态信息参考信号。

202、UE按照预设上报周期，通过数据信道将其接收到信道状态信息参考信号周期性发送至eNB。

本实施例中，在UE接收到eNB发送的信道状态信息参考信号之后，UE直接将UE自身接收到的信道状态信息参考信号，按照预设上报周期，通过数据信道周期性地发送给eNB。

可选地，在一种可能的设计中，预设上报周期是可根据配置参数动态调节其大小的周期，应理解，至于该周期大小如何调节，可以是与eNB下发信道状态信息参考信号至UE的发送周期一致，或者适当进行微调；也可以是UE以反馈更准确的信道状态信息为目的进行适当的调节，对此本申请不做任何限制。

需要说明的是，虽然UE通过数据信道直接将其接收到的信道状态信息参考信号进行发送，但是该信道状态信息参考信号并非是普遍理解的数据信号(如直接可用的比特码流)，实质上该信道状态信息参考信号是通过一定封装处理的控制信号，只不过是没有使用控制信道进行发送而是使用数据信道进行发送而已。

可以理解的是，信号在传输过程中会受到信道的影响，具体来说，信道质量较好的信道对于被传输信号的干扰较小，使得被传输信号的能量损失减小；反之，信道质量较差的信道对于被传输信号的干扰较大，使得被传输信号的能量损失增大。同样，信道状态信息参考信号也不例外，因此，可以理解的是，从eNB发送至UE的信道状态信息参考信号，与UE再将其接收到的信道状态信息参考信号发送至eNB，被eNB接收到，在此过程中，最终被eNB接收到的信道状态信息参考信号中携带有包括下行空口损耗等更多的信道状态信息。

203、eNB根据其接收到的信道状态信息参考信号计算波束赋形权值。

本实施例中，在eNB接收到UE发送的信道状态信息参考信号之后，eNB根据其接收到的信道状态信息参考信号对波束赋形权值进行计算并得到波束赋形权值。

可选地，在一种可能的波束赋形计算方式中，eNB使用时分双工(time divisionduplexing，TDD)的互易性算法来计算该波束赋形权值，当然，也可以是其他能得到较为精确的波束赋形权值的计算方法进行计算，对此本申请不做任何限制。

可选地，在一种可能的实现方式中，在计算得到波束赋形权值之后，eNB进行配对UE的MU-BF权值计算和MU-BF加权，最终将波束赋形下发给UE，从而完成多用户波束赋形和下发。

本实施例中，可以理解的是，eNB向UE发送的信道状态信息参考信号，和eNB接收到UE发送的信道状态信息参考信号并不是完全一致的，后者携带有包括下行空口损耗等信道状态信息，并且信道状态信息参考信号并未经过UE进行计算处理，因此eNB通过向UE发送信道状态信息参考信号，再接收UE转发的信道状态信息参考信号，可以使得eNB获取更多的原始状态信息，而不是经过UE处理后的信息，从而eNB可以根据其接收的UE发送的信道状态信息参考信号计算更加精确的波束赋形权值，从而获取更大的波束赋形增益。

实施例二，如图3(a)所示，本申请实施例中eNB的一个实施例，包括：

发射单元301，用于向UE发送信道状态信息参考信号；

接收单元302，用于通过数据信道周期性地接收该UE发送的该信道状态信息参考信号；

第一计算单元303，用于根据该信道状态信息参考信号计算波束赋形权值。

可选地，在一种可能的实现方式中，如图3(b)所示，基站还包括：第二计算单元307，其中，第二计算单元307，用于根据该波束赋形权值进行多用户波束赋形权值计算，和多用户波束赋形加权得到多用户波束赋形。

此外，发射单元304，接收单元305，第一计算单元306用于执行与上述发射单元301，接收单元302，第一计算单元303类似的功能，对此此处不再赘述。

本实施例中，图3(a)和图3(b)对应的有益效果可参阅图2所示实施例中的相关描述，对此本申请不再赘述。

实施例三，如图4所示，本申请实施例中UE的一个实施例，包括：

接收单元401，用于接收eNB发送的信道状态信息参考信号；

发送单元402，用于按照预设上报周期，通过数据信道将该信道状态信息参考信号周期性发送至该eNB。

可选地，在一种可能的实现方式中，预设上报周期与配置参数相关联，该预设上报周期大小可根据该配置参数进行动态调节。

本实施例中，可以理解的是，UE接收到eNB发送的信道状态信息参考信号，和eNB向UE发送的信道状态信息参考信号并非是完全一样的，前者还包括有下行空口损耗等信道状态信息，UE在接收到该信道状态信息参考信号之后便从数据信道发送给eNB，同样，eNB接收到UE发送的信道状态信息参考信号中也同样包括下行空口损耗等信道状态信息，与原先UE上报PMI和CQI相比，直接上报信道状态信息参考信号包括更多的信道状态信息，可以更加准确地反应当前信道状态，以使得eNB根据其接收到的信道状态信息参考信号计算出更加精确的波束赋形权值，以获得更大的波束赋形增益。

上述实施例二和实施例三从虚拟的功能性装置方面对本申请实施例中终端设备进行了详细说明，下面从实体结构方面对本申请实施例中eNB和UE进行说明，可具体如下：

实施例四，如图5所示，本申请实施例中eNB的一个实施例，包括：

图5是本发明实施例提供的一种eNB结构示意图，该eNB可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上中央处理器(central processing units，CPU)522(例如，一个或一个以上处理器)和存储器532，一个或一个以上存储应用程序542或数据544的存储介质530(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器532和存储介质530可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质530的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出)，每个模块可以包括对eNB中的一系列指令操作。更进一步地，中央处理器522可以设置为与存储介质530通信，在eNB上执行存储介质530中的一系列指令操作。

eNB还可以包括一个或一个以上电源526，一个或一个以上有线或无线网络接口550，一个或一个以上输入输出接口558，和/或，一个或一个以上操作系统541，例如WindowsServerTM，Mac OS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM等等。

上述实施例中由eNB所执行的步骤可以基于该图5所示的eNB结构。

图5的相关描述可以参阅图2方法部分的相关描述和效果进行理解，此处不做过多赘述。

实施例五，如图6所示，本申请实施例中UE的一个实施例，包括：

接收器601、发射器602、处理器603、存储器604和总线605。

其中，存储器604可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器603提供指令和数据。存储器604的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(英文全称：non-volatile random access memory，英文缩写：NVRAM)。

存储器604存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者它们的子集，或者它们的扩展集：

操作指令：包括各种操作指令，用于实现各种操作；

操作系统：包括各种系统程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。

其中，本申请实施例中处理器603可以用于执行上述实施例中UE对应的操作，可以包括如下操作：

接收eNB发送的信道状态信息参考信号；

按照预设上报周期，通过数据信道将该信道状态信息参考信号周期性发送至该eNB。

可选的，预设上报周期为可根据配置参数动态调节其大小的周期。

处理器603控制UE的操作，处理器603还可以称为中央处理单元(英文全称：central processing unit，英文缩写：CPU)。存储器604可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器603提供指令和数据。存储器604的一部分还可以包括NVRAM。具体的应用中，UE的各个组件通过总线系统605耦合在一起，其中总线系统605除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图中将各种总线都标为总线系统605。

上述本申请实施例揭示的方法可以应用于处理器603中，或者由处理器603实现。处理器603可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器603中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器603可以是通用处理器、数字信号处理器(英文全称：digital signal processing，英文缩写：DSP)、专用集成电路(英文全称：application specific integrated circuit，英文缩写：ASIC)、现成可编程门阵列(英文全称：field－programmable gate array，英文缩写：FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器604，处理器603读取存储器604中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

图6的相关描述可以参阅图2方法部分的相关描述和效果进行理解，此处不做过多赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种波束赋形方法，其特征在于，包括：

基站向终端发送信道状态信息参考信号；

所述基站通过数据信道周期性地接收所述终端发送的所述信道状态信息参考信号；

所述基站根据所述信道状态信息参考信号计算波束赋形权值。

2.根据权利要求1所述的波束赋形方法，其特征在于，在所述基站根据所述信道状态信息参考信号计算波束赋形权值之后，还包括：

基站根据所述波束赋形权值进行多用户波束赋形权值计算，和多用户波束赋形加权得到多用户波束赋形。

3.一种波束赋形方法，其特征在于，包括：

终端接收基站发送的信道状态信息参考信号；

所述终端按照预设上报周期，通过数据信道将所述信道状态信息参考信号周期性发送至所述基站，使得所述基站根据所述信道状态信息参考信号计算波束赋形权值。

4.根据权利要求3所述的波束赋形方法，其特征在于，所述预设上报周期与配置参数相关联。

5.一种基站，其特征在于，包括：

发射单元，用于向终端发送信道状态信息参考信号；

接收单元，用于通过数据信道周期性地接收所述终端发送的所述信道状态信息参考信号；

第一计算单元，用于根据所述信道状态信息参考信号计算波束赋形权值。

6.根据权利要求5所述的基站，其特征在于，所述基站还包括：

第二计算单元，用于根据所述波束赋形权值进行多用户波束赋形权值计算，和多用户波束赋形加权得到多用户波束赋形。

7.一种终端，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收基站发送的信道状态信息参考信号；

发送单元，用于按照预设上报周期，通过数据信道将所述信道状态信息参考信号周期性发送至所述基站，使得所述基站根据所述信道状态信息参考信号计算波束赋形权值。

8.根据权利要求7所述的终端，其特征在于，所述预设上报周期与配置参数相关联。

9.一种基站，其特征在于，包括：

接收器、发射器、存储器、总线和处理器；

所述总线，用于连接所述接收器、所述发射器、所述存储器和所述处理器；

所述存储器，用于存储操作指令；

所述处理器，用于通过调用所述操作指令，执行上述权利要求1或2中的操作。

10.一种终端，其特征在于，包括：

接收器、发射器、存储器、总线和处理器；

所述总线，用于连接所述接收器、所述发射器、所述存储器和所述处理器；

所述存储器，用于存储操作指令；

所述处理器，用于通过调用所述操作指令，执行上述权利要求3或4中的操作。

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