CN109792273A - 波束的波束成形 - Google Patents

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Abstract

提供用于波束的波束成形的机制。由无线收发机设备执行一种方法。所述方法包括：通过在在第一组波束方向图中通信与在第二组波束方向图中通信之间进行切换来执行波束成形。所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图包括相同数量的波束。所述波束中的信号在所述第一组波束方向图中与第一组其它无线收发机设备以及在所述第二组波束方向图中与第二组其它无线收发机设备进行通信。所述第一组其它无线收发机设备和所述第二组其它无线收发机设备至少部分地重叠。

Description

波束的波束成形
技术领域
在此提出的实施例涉及用于波束的波束成形的方法、无线收发机设备、计算机程序、以及计算机程序产品。
背景技术
在通信网络中，对于给定通信协议、其参数和其中部署通信网络的物理环境，获得良好的性能和容量可能具有挑战。
例如，使用所谓的大规模多输入多输出(MIMO)系统，可以在无线基站(RBS)处使用数百个或更多的天线单元，而相比于在当前通信网络中，RBS仅使用几个天线。可以使用大量天线单元来获得高信干噪比(SINR)，这归功于通过由RBS服务的用户终端的空间复用(所谓的MU-MIMO，其中MU是多用户的简称)实现高波束成形增益和高频谱效率。
用于大规模MIMO的一种方法是在RBS处使用波束网格(GoB)以向用户终端发送信号。GoB通常包括许多预定的固定波束，这些固定波束具有从可能过采样的离散傅里叶变换(DFT)矩阵获得的波束成形权重。为了不丢失由天线单元收集的数据中的任何信息，GoB中的波束数量应该至少与天线单元数量一样多。这意味着潜在大规模MIMO系统的GoB中的波束数量可以是数百个。
单个用户终端可以由一个或多个这种波束服务。因为大规模MIMO GoB中的波束通常非常窄，所以可能需要多个波束以便跟踪用户终端移动和主导传播路径的突然变化(例如由于视线(LoS)路径的突然阻塞而导致)。每个用户终端的多个波束还可以用于其它属性，例如分集、最大比率传输、干扰抑制、以及空间复用。
对于服务用户终端的每个活动波束，需要数字基带链来执行所需的数字信号处理操作。还需要经由某个数据接口(例如，通用公共无线接口(CPRI))，从关联的无线电单元传输数字值同相和正交(I/Q)样本。
由于GoB中具有数百个波束，因此将数字基带链连接到GoB中的每个波束可能不可行，因为数字信号处理硬件相对昂贵并且消耗相对大量的功率。此外，对无线电单元与基带单元之间的数据接口的要求可能变得过高。因此，基带链可能比GoB中的波束少得多。但是，当使用MU-MIMO时，这将限制可以被同时服务的用户终端的数量。
用于解决这种情况的一种方法是将服务单个用户终端的波束的数量限制为1。但是，在用户终端移动的动态环境中以及当主导传播路径突然可能改变时，这会导致问题。因为大规模MIMO GoB中的波束可能非常窄，所以如果针对每个用户终端仅使用单个窄波束，则这种系统将对微小变化非常敏感。
此外，因为用户终端可能适配类似于RBS的特性和属性(例如天线单元的数量)并且因此可以被启用以执行波束成形，所以可以预见在从用户终端到RBS的传输期间、以及在从一个用户终端到另一个用户终端(并且因此一般而言在两个无线收发机设备之间)的侧通信中，可能出现相同的问题。
因此，当使用GoB中的波束时，仍然需要改进的资源处理。
发明内容
本文的实施例的一个目标是当使用GoB中的波束时提供有效的资源处理。
根据第一方面，提出一种用于波束的波束成形的方法。所述方法由无线收发机设备执行。所述方法包括：通过在在第一组波束方向图中通信与在第二组波束方向图中通信之间进行切换来执行波束成形。所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图包括相同数量的波束。所述波束中的信号在所述第一组波束方向图中与第一组其它无线收发机设备以及在所述第二组波束方向图中与第二组其它无线收发机设备进行通信。所述第一组其它无线收发机设备和所述第二组其它无线收发机设备至少部分地重叠。
有利地，这提供波束的有效波束成形。当使用GoB中的波束时，所公开的波束成形可以用于有效的资源处理。
有利地，这通过使用有限数量的基带链来实现更多无线收发机设备的空间复用，使能增加部署这种无线收发机设备的通信系统中的容量。有利地，这使得能够快速调度服务，同时需要低延迟。
根据第二方面，提出一种无线收发机设备，用于波束的波束成形。所述无线收发机设备包括处理电路。所述处理电路被配置为使得所述无线收发机设备：通过在在第一组波束方向图中通信与在第二组波束方向图中通信之间进行切换来执行波束成形。所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图包括相同数量的波束。所述波束中的信号在所述第一组波束方向图中与第一组其它无线收发机设备以及在所述第二组波束方向图中与第二组其它无线收发机设备进行通信。所述第一组其它无线收发机设备和所述第二组其它无线收发机设备至少部分地重叠。
根据第三方面，提出一种无线收发机设备，用于波束的波束成形。所述无线收发机设备包括处理电路和计算机程序产品。所述计算机程序产品存储指令，所述指令当由所述处理电路执行时使得所述无线收发机设备：通过在在第一组波束方向图中通信与在第二组波束方向图中通信之间进行切换来执行波束成形。所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图包括相同数量的波束。所述波束中的信号在所述第一组波束方向图中与第一组其它无线收发机设备以及在所述第二组波束方向图中与第二组其它无线收发机设备进行通信。所述第一组其它无线收发机设备和所述第二组其它无线收发机设备至少部分地重叠。
根据第四方面，提出一种无线收发机设备，用于波束的波束成形。所述无线收发机设备包括发送模块，被配置为：通过在在第一组波束方向图中通信与在第二组波束方向图中通信之间进行切换来执行波束成形。所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图包括相同数量的波束。所述波束中的信号在所述第一组波束方向图中与第一组其它无线收发机设备以及在所述第二组波束方向图中与第二组其它无线收发机设备进行通信。所述第一组其它无线收发机设备和所述第二组其它无线收发机设备至少部分地重叠。
根据某些实施例，所述无线收发机设备是接入节点或接入节点的一部分。根据某些实施例，所述无线收发机设备是无线设备或无线设备的一部分。
根据第五方面，提出一种计算机程序，用于波束的波束成形，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码当在无线收发机设备上运行时使得所述无线收发机设备执行根据第一方面所述的方法。
根据第六方面，提出一种计算机程序产品，其包括根据第五方面所述的计算机程序和在其上存储所述计算机程序的计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质可以是非瞬时性计算机可读存储介质。
应该注意，在适当的情况下，第一、第二、第三、第四、第五和第六方面的任何特性可以适用于任何其它方面。同样，第一方面的任何优势可以分别同样适用于第二、第三、第四、第五和/或第六方面，并且反之亦然。从以下详细公开内容、所附从属权利要求以及附图，所附实施例的其它目标、特性和优势将显而易见。
通常，在权利要求中使用的所有术语根据其在技术领域中的普通含义来解释，除非在此另外显式定义。对“一/一个/该元件、装置、组件、构件、步骤等”的所有引用将被公开解释为指元件、装置、组件、构件、步骤等的至少一个实例，除非另外显式说明。在此公开的任何方法的步骤不必以公开的确切顺序执行，除非显式说明。
附图说明
现在通过示例的方式参考附图描述本发明的概念，这些附图是：
图1、2和3是示出根据实施例的通信系统的示意图；
图4示意性地示出根据一个实施例的无线收发机设备的阵列天线架构；
图5、6和7是根据实施例的方法的流程图；
图8是示出根据一个实施例的无线收发机设备的功能单元的示意图；
图9是示出根据一个实施例的无线收发机设备的功能模块的示意图；以及
图10示出根据一个实施例的包括计算机可读存储介质的计算机程序产品的一个示例。
具体实施方式
现在将在以下参考附图更全面地描述本发明的概念，在附图中示出本发明的概念的某些实施例。但是，本发明的概念可以以多种不同的形式体现，并且不应被解释为限于在此给出的实施例；相反，通过示例的方式提供这些实施例以使得本公开详尽并完整，并且将本发明的概念的范围完全传达给本领域的技术人员。在说明书中，相同的编号指相同的元件。由虚线示出的任何步骤或特性应该被视为可选的。
图1、2、以及3在(a)处示意性地示出无线收发机设备200a在相应第一组波束方向图110、110’、110”中的波束110a、110b、110a’、110b’、110a”、110b”中向两个其它无线收发机设备200b、200c进行发送。无线收发机设备200a可以是接入节点，例如无线接入网络节点、无线基站、基站收发台、节点B、演进型节点B、或接入点；或者是无线设备，例如便携式无线设备、移动站、移动电话、手机、无线本地回路电话、用户设备(UE)、智能电话、膝上型计算机、或平板计算机。
情况可能改变，以使得更多其它无线收发机设备200d、200e、200f、200g将与无线收发机设备200a通信，或者其它无线收发机设备200b、200c中的一个需要更多或更少的传输资源。假设无线收发机设备200a完全利用所有的可用信号处理资源，并且因此在没有首先停止在当前波束中发送的情况下不能开始在任何其它波束中进行发送。因此，对于图1(a)、2(a)、以及3(a)的说明性示例，无线收发机设备200a仅具有对应于六个基带链的信号处理资源。这意味着不能使用可用基带资源来同时服务更多的其它无线收发机设备。
在图1(a)和2(a)中，为了说明性目的，假设两个无线收发机设备200b、200c各自由三个窄波束110a、110b、110a’、110b’服务。
在图1(a)中，如果四个额外无线收发机设备200d、200e、200f、200g需要数据，则无线收发机设备200d、200e、200f、200g不能与无线收发机设备200b、200c进行空间复用，因为如果使用传统GoB解决方案，则基带资源数量有限。根据在此公开的实施例，如图1(b)中所示，服务无线收发机设备200b、200c的两组三个窄波束各自由一个宽波束替换，从而释放四个基带链，它们可以用于服务无线收发机设备200d、200e、200f、200g，每个基带链具有单个宽波束。尽管通过这种方法会稍微降低无线收发机设备200b、200c的用户吞吐量，但整体系统容量能够增加。
在图2(a)中，如果两个额外无线收发机设备200d、200e需要数据，则无线收发机设备200d、200e、200f、200g不能与无线收发机设备200b、200c进行空间复用，因为如果使用传统GoB解决方案，则基带资源数量有限。根据在此公开的实施例，如图2(b)中所示，对于无线收发机设备200c而不是无线收发机设备200b，三个窄波束由一个宽波束替换。这样做的一个原因可以是：如在该示例中，仅需要释放两个基带链以使得可以服务无线收发机设备200d、200e。另一个原因可以是：当由一个宽波束替换三个窄波束时，无线收发机设备200a可能具有不可接受的性能降低。
在图3(a)中，为了说明性目的，假设无线收发机设备200b、200c分别由四个和三个窄波束110a”、110b”服务。
在图3(a)中，如果需要更多的波束以服务无线收发机设备200c，则无线收发机设备200c不能与无线收发机设备200b进行空间复用，因为如果使用传统GoB解决方案，则基带资源数量有限。根据在此公开的实施例，如图3(b)中所示，用于无线收发机设备200b的四个窄波束由三个窄波束替换，以及用于无线收发机设备200c的两个宽波束由三个窄波束替换。
在此公开的实施例使得服务无线收发机设备的多个窄波束能够由服务该无线收发机设备的单个宽波束替换。这将释放可以用于服务其它无线收发机设备的基带资源，从而增加潜在MU-MIMO增益。它还可以用于快速调度需要低延迟的服务，因为可以通过空间复用能够同时调度更多的无线收发机设备。与单个窄波束相比，使用宽波束对于无线收发机设备的移动和主导传播路径的变化将更加鲁棒。
在此公开的实施例使得无线收发机设备200a能够通过在在第一组波束方向图110、110’、110”中发送与在第二组波束方向图120、120’、120”中发送之间进行选择性地切换来执行波束成形。图1、2、以及3在(b)处示意性地示出无线收发机设备200a在相应第二组波束方向图120、120’、120”内的波束120a、120b、120a’、120b’、120a”、120b”中向其它无线收发机设备200b、200c、200d、200e、200f、200g进行发送。
将如下面进一步公开的，在此公开的实施例使得能够根据无线收发机设备200a中的可用基带/接口资源和当前业务需要，自适应地调整基于GoB的大规模MIMO系统中的波束宽度和波束分配。当仅需要同时服务几个其它无线收发机设备时，这些无线收发机设备可以由多个窄波束服务，这些窄波束具有无线收发机设备200a的天线阵列的固有波束宽度。当需要同时服务许多无线收发机设备200a时，对于无线收发机设备200a的一部分或全部，多个窄波束由单个宽波束替换。
在此公开的实施例涉及用于波束的波束成形的机制。为了获得这种机制，提供无线收发机设备200a、由无线收发机设备200a执行的方法、计算机程序产品，该计算机程序产品包括例如计算机程序形式的代码，所述代码当在无线收发机设备200a上运行时使得无线收发机设备200a执行该方法。
根据一个实施例，无线收发机设备200a包括阵列天线架构，该阵列天线架构包括多对辐射单元，其中每对中的单元具有相同的辐射方向图和正交极化。在图4(a)和(b)中示出满足这些条件的阵列天线架构结构的两个示例。图4在(a)和(b)处示出无线收发机设备200a的示例阵列天线架构410a、410b。每个天线单元包括两个子单元420、430，它们在(感兴趣的)所有方向上具有正交极化。通常，这两个子单元420、430位于相同位置，如在图4(a)中，但它们也可以相对于彼此移位，如在4(b)中。图4(a)中的阵列天线架构是具有±45°极化单元的均匀矩形阵列(URA)。图4(b)中的阵列天线架构包括两个面板，其中每个面板是单极化天线单元的URA，并且两个面板中的对应单元具有正交极化。为了产生具有可变波束宽度的波束，具有正交极化的天线单元与谨慎选择的权重结合。无线收发机设备200a被配置为使用物理天线单元420、430，针对每组波束方向图生成至少一个虚拟天线端口对。通过组合具有正交极化的物理天线单元420、430来获得至少一个虚拟天线端口对中的每个虚拟天线端口，以使得每个虚拟天线端口对中的两个虚拟天线端口具有相同的功率辐射方向图和正交极化，并且其中每个极化的至少一个天线单元420、430具有非零权重。该属性将在以下被表示为双极化波束成形(DPBF)。通过组合具有正交极化的单元，该组合变得不相干而不是如在传统波束成形方法(其中组合具有相同极化的天线单元)中那样相干。以这种方式，可以产生不同的波束带宽，范围从阵列的固有束宽度(由全部为1的权重向量产生的波束)到使用恒定模数权重的单个辐射单元的波束宽度。这意味着能够获得不同的波束宽度而没有任何功率放大器(PA)利用率损失，基于振幅渐减或天线选择的现有技术方法将具有功率放大器利用率损失。
图5和6是示出用于波束的波束成形的方法的实施例的流程图。这些方法由无线收发机设备200a执行。这些方法有利地作为计算机程序1020提供。
现在参考图5，其示出根据一个实施例的由无线收发机设备200a执行的用于波束的波束成形的方法。
S106：无线收发机设备200a通过在在第一组波束方向图110、110’、110”中通信与第二组波束方向图120、120’、120”中通信之间进行切换来执行波束成形。在这方面，通信分别表示发送和接收中的至少一者。
第一组波束方向图和第二组波束方向图包括相同数量的波束110a、110a’、110a”、110b、110b’、110b”、120a、120a’、120a”、120b、120b’、120b”。
波束中的信号在第一组波束方向图中与第一组其它无线收发机设备200b、200c、200d、200e、200f、200g通信，以及在第二组波束方向图中与第二组其它无线收发机设备200b、200c、200d、200e、200f、200g通信。因此，波束中的信号可以在第一组波束方向图中被发送到第一组其它无线收发机设备200b、200c、200d、200e、200f、200g，以及在第二组波束方向图中被发送到第二组其它无线收发机设备200b、200c、200d、200e、200f、200g。因此，波束中的信号可以在第一组波束方向图中从第一组其它无线收发机设备200b、200c、200d、200e、200f、200g接收，以及在第二组波束方向图中从第二组其它无线收发机设备200b、200c、200d、200e、200f、200g接收。
第一组其它无线收发机设备200b、200c、200d、200e、200f、200g和第二组其它无线收发机设备200b、200c、200d、200e、200f、200g至少部分地重叠。
步骤S106中的波束成形使得无线收发机设备200a能够动态地调整波束宽度和波束分配。这又使得能够有效地分配基带资源以服务其它无线收发机设备200b、200c、200d、200e、200f、200g。
步骤S106中的波束成形使得无线收发机设备200a能够动态地使GoB波束成形系统中的波束适配可用基带处理和数据接口资源。
现在将公开与由无线收发机设备200a执行的波束的波束成形的进一步细节有关的实施例。
现在参考图6，其示出根据其他实施例的由无线收发机设备200a执行的用于波束的波束成形的方法。假设如上面参考图5所述执行步骤S106，并且因此省略其重复描述。
当无线收发机设备200a要在步骤S106中执行波束成形时，可以存在不同的触发。根据某些方面，当请求的基带资源数量超过可用资源时，触发波束成形切换。为了说明性目的，假设第一组波束方向图和第二组波束方向图中的一者被用作当前波束方向图。根据一个实施例，无线收发机设备200a然后被配置为执行步骤S102，以便触发步骤S106中的波束成形：
S102：无线收发机设备200a获得当前组波束方向图不满足性能度量的指示。然后响应于此而执行步骤S106中的波束成形，以从当前组波束方向图切换到未被用作当前组波束方向图的一组波束方向图。
从而，当请求的基带资源数量超过可用资源时，例如当所需发送/接收层的总数超过基带链的数量时，可以触发基带资源分配和波束加宽。
根据某些方面，组波束方向图是固定的，并且因此无线收发机设备200a可以被配置为从固定组波束方向图池中选择最大化某个性能标准的组波束方向图。根据其它方面，基于其它无线收发机设备200b-200g(例如它们与无线收发机设备200a的地理关系和/或它们的业务需求)而自适应地确定这些组。因此，根据一个实施例，无线收发机设备200a被配置为执行步骤S104：
S104：无线收发机设备200a在从当前组波束方向图切换到未被用作当前组波束方向图的一组波束方向图之前，基于性能度量来确定未被用作当前组波束方向图的一组波束方向图。
无线收发机设备200a可以具有不同的方式来确定未被用作当前组波束方向图的一组波束方向图。更详细地说，无线收发机设备200a可以针对不同的基带分配假设来估计每个其它无线收发机设备200b-200g的性能，每个假设对应于它自己的一组波束方向图。选择性能度量最佳的基带分配假设，并且使用对应的一组波束方向图。
可以存在不同的性能度量示例。根据一个实施例，选择哪个无线收发机设备200b-200g来执行波束替换可以例如基于以下项：所估计的系统容量、用户吞吐量、延迟、公平性、当前经历的吞吐量、信道稳定性、和/或波束被替换或适配的该无线收发机设备200b-200g的预测性能下降(在波束宽度和方向方面)。例如，可以考虑不同波束宽度的影响，基于假设的层数量和每层的所估计的SNR/SINR来估计用户吞吐量。例如，如果没有通过增加发射功率来补偿，则波束宽度加倍将导致SNR降低3dB。可以基于CQI和干扰测量报告来估计SINR。可以针对不同的基带分配假设，通过比较不同的其它无线收发机设备200b-200g之间的所估计的用户吞吐量和延迟来考虑公平性。还可以考虑其它无线收发机设备200b-200g的每个所需性能。例如，即使SINR和传输秩降低，具有高SINR和高秩传输的无线收发机设备200b-200g也可以获得可接受的性能。然后，信号处理资源可以更好地用于服务无线收发机设备200b-200g中具有低延迟要求的另一个无线收发机设备。
在步骤S106中，无线收发机设备200a可以具有不同的方式来执行波束成形。现在将依次描述与此相关的实施例。
根据某些方面，在步骤S106中的波束成形期间，重新分配无线收发机设备200a中可用的信号处理资源。因此，根据一个实施例，无线收发机设备200a包括信号处理资源，并且被配置为通过执行步骤S106a来执行波束成形：
S106a：无线收发机设备200a将信号处理资源从一个波束端口重新映射到另一个波束端口，以便在在第一组波束方向图110、110’、110”中通信(发送和/或接收)与在第二组波束方向图120、120’、120”中通信(发送和/或接收)之间进行切换。
根据某些方面，波束成形包括将一组波束从服务其它无线收发机设备200b-200g中的一个其它无线收发机设备拆分成服务其它无线收发机设备200b-200g中的两个其它无线收发机设备。因此，根据一个实施例，无线收发机设备200a被配置为通过执行步骤S106b，在在第一组波束方向图中通信(发送和/或接收)与在第二组波束方向图中通信(发送和/或接收)之间进行切换：
S106b：无线收发机设备200a将两个波束从属于其它无线收发机设备200b-200g中的一个其它无线收发机设备拆分成属于其它无线收发机设备200b-200g中的该一个其它无线收发机设备和其它无线收发机设备200b-200g中的另一个其它无线收发机设备。
根据某些方面，波束成形包括将波束从服务其它无线收发机设备200b-200g中的两个其它无线收发机设备合并成服务其它无线收发机设备200b-200g中的一个其它无线收发机设备。因此，根据一个实施例，无线收发机设备200a被配置为通过执行步骤S106c，在在第一组波束方向图中通信(发送和/或接收)与在第二组波束方向图中通信(发送和/或接收)之间进行切换：
S106c：无线收发机设备200a将两个波束从属于其它无线收发机设备200b-200g中的两个其它无线收发机设备合并成属于其它无线收发机设备200b-200g中的这两个其它无线收发机设备中的一个其它无线收发机设备。
如上所述，第一组其它无线收发机设备200b-200g和第二组其它无线收发机设备200b-200g至少部分地重叠。这意味着存在属于两个组的至少一个其它无线收发机设备200b-200g。此外，每个组可以包括相同数量或不同数量的其它无线收发机设备200b-200g。因此，根据一个实施例，波束中的信号在第一组波束方向图和第二组波束方向图中与不同数量的其它无线收发机设备200b-200g进行通信(发送和/或接收)。在图1和2的说明性示例中，在第一组波束方向图和第二组波束方向图中存在不同数量的其它无线收发机设备200b-200g，而在图3的说明性示例中，在第一组波束方向图和第二组波束方向图中存在相同数量的其它无线收发机设备200b-200g。
此外，根据某些方面，用于由第一组传输方向图服务的一个(第一)无线收发机设备200b-200g的波束在第二组传输方向图中在该(第一)无线收发机设备200b-200g与至少一个其它(第二)无线收发机设备200b-200g之间被划分。因此，根据一个实施例，第一组波束方向图包括：在包括至少两个波束的第一组波束的所有波束中，与其它无线收发机设备200b-200g中的至少一个其它无线收发机设备通信(发送和/或接收)，第二组波束方向图包括：在比第一组波束的所有波束少的波束中，与其它无线收发机设备200b-200g中的这一个其它无线收发机设备通信(发送和/或接收)，以及在第一组波束的剩余波束中，与其它无线收发机设备200b-200g中的至少另一个其它无线收发机设备通信(发送和/或接收)。
根据某些方面，在不同的波束方向图中，使用不同的波束宽度来服务无线收发机设备200b-200g。因此，根据一个实施例，在第一组波束方向图中与其它无线收发机设备200b-200g中的一个其它无线收发机设备通信(发送和/或接收)的波束和在第二组波束方向图中与其它无线收发机设备200b-200g中的这一个其它无线收发机设备通信(发送和/或接收)的波束具有相互不相等的波束宽度。这同样还可以适用于其它无线收发机设备200b-200g中的多个其它无线收发机设备。
可以存在不同的方式来确定其它无线收发机设备200b-200g的波束宽度和波束指向方向。例如，可以基于相对于无线收发机设备200a和其它无线收发机设备200b-200g的估计角扩展，确定波束宽度和波束指向方向中的至少一者。基于探测参考信号(SRS)或来自其它无线收发机设备200b-200g的数据传输，通过比较相邻窄波束中的上行链路(UL)接收功率对此进行估计。例如，可以基于其它无线收发机设备200b-200g的估计移动性，确定波束宽度和波束指向方向中的至少一者。可以基于波束参考信号(BRS)参考信号接收功率(RSRP)报告以及还可能基于位置参考信号来估计移动性。如果BRS RSRP报告显示最佳服务波束的频繁变化，则波束应足够宽。例如，可以基于根据在窄BRS波束、RBS RSRP报告、和/或UL数据传输中接收的SRS而估计的方向，确定波束宽度和波束指向方向中的至少一者。可以使用干扰测量报告来补充该信息，以便确定产生比干扰阈值给出的干扰更少的干扰的波束指向方向。如果所述组传输方向图是二维的(即在方位和高程两者上)，则在此公开的用于确定波束宽度和波束指向方向中的至少一者的示例可以共同或单独应用于每个维度。例如，如果其它无线收发机设备200b-200g仅在方位平面中相对于无线收发机设备200a移动，则可以在方位维度上触发波束加宽，同时在高程维度上保持波束。
根据某些方面，在不同的波束方向图中，具有到波束的不同功率分配。更详细地说，当存在窄波束和宽波束的混合时，可以将相对多的功率分配给相对宽的波束，以便补偿降低的波束成形增益。因此，根据一个实施例，定义相互不相等的波束宽度和相互不相等的功率分配，以使得具有宽波束宽度的波束按波束被分配比具有窄波束宽度的波束更多的功率。以这种方式，可以实现恒定的有效全向辐射功率(EIRP)。使用所提出的天线阵列架构，可以在没有PA利用率损失的情况下实现波束之间的这种功率重新分配。相应地，对于UL，无线收发机设备200a可以向其它无线收发机设备200b-200g信令发送已进行天线增益改变，并且其它无线收发机设备200b-200g应相应地调整它们的发射功率。因此，根据一个实施例，在第一组波束方向图中与其它无线收发机设备200b-200g中的一个其它无线收发机设备通信(发送和/或接收)的波束和在第二组波束方向图中与其它无线收发机设备200b-200g中的这一个其它无线收发机设备通信(发送和/或接收)的波束具有相互不相等的功率分配。这同样还可以适用于其它无线收发机设备200b-200g中的多个其它无线收发机设备。
因为在例如对数据接口的要求方面，上行链路(UL)传输可能比下行链路(DL)传输更苛刻，所以波束宽度可以在下行链路(DL)和UL中不同，以使得数据减少量可以在UL和DL中不同。因此，根据一个实施例，第一组波束方向图和第二组波束方向图中的一者用于上行链路接收，而第一组波束方向图和第二组波束方向图中的另一者用于下行链路发送。
无线收发机设备200a可以具有不同的方式来实现组波束方向图中的传输。根据某些实施例，无线收发机设备200a包括无线电链，并且在第一组波束方向图和第二组波束方向图中使用相同数量的无线电链。此外，根据一个实施例，在第一组波束方向图和第二组波束方向图中使用所有无线电链。根据某些实施例，无线收发机设备200a包括功率放大器，并且在第一组波束方向图和第二组波束方向图中使用相同数量的功率放大器。此外，根据一个实施例，在第一组波束方向图和第二组波束方向图中全部使用所有功率放大器。可以由包括基于双极化波束成形(DPBF)的有源天线阵列架构的无线收发机设备200a执行使用具有可调波束宽度的波束来生成一组波束方向图，参见上文。这实现完全利用无线收发机设备200a的所有PA的波束加宽。DPBF天线架构包括具有双极化单元的有源天线阵列，其中每个单元和极化具有它自己的PA。可以实现生成具有不同波束宽度的波束，其中每个波束可以具有两个天线端口，这两个天线端口具有相同的功率方向图和所有方向上的正交极化。如果某些功率损耗可接受，则用于实现波束加宽的其它示例也是可能的。因为所有波束可以使用所有PA，所以可以为宽波束分配更多功率，以便在不影响PA利用率的情况下补偿降低的增益。
可以配置无线收发机设备200a，以使得基带资源的分配最大化某些系统性能度量。一个示例是最大化由无线收发机设备200a服务的业务的总和速率(sum rate)。无线收发机设备200a可以被配置为将基带资源分配给服务数个其它无线收发机设备200b-200g的多个宽波束，而不是针对单个其它无线收发机设备200b-200g分配多个窄波束(如果它增加系统的总和速率)。这可能降低个体的其它无线收发机设备200b-200g的数据速率，但在某些情况下，这种降低可能无关紧要或不重要，例如，如果可以使用单个宽波束获得足够的服务质量。单个波束还可以使用时间/频率共享来服务多个其它无线收发机设备200b-200g，前提是这足以满足它们的业务需求。无线收发机设备200a可以进一步被配置为将其波束成形基于公平性和延迟。对于某些服务，低延迟可能比高数据速率更重要，例如关键机器型通信(C-MTC)。在这些情况下，有利的是，可以同时调度具有低数据速率的许多其它无线收发机设备200b-200g，而不是同时调度具有高数据速率的几个其它无线收发机设备200b-200g。无线收发机设备200a还可以考虑波束宽度，以便不共同调度具有小角间距的其它无线收发机设备200b-200g。波束宽度可以适配其它无线收发机设备200b-200g的信道条件和移动性。例如，如果信道角扩展很小并且其它无线收发机设备200b-200g中的一个其它无线收发机设备静止，则与如果信道角扩展很大并且无线收发机设备200b-200g中的这一个其它无线收发机设备正在移动相比，可以使用更窄的波束。
现在参考图7。图7是用于波束的波束成形的一个特定实施例的流程图。
S201：无线收发机设备200a检查基带分支的数量是否足以满足其业务需求。如果否，则进入步骤S202。否则，可能在某个延迟之后，可以再次进入步骤S201。用于实现步骤S201的一种方式是执行步骤S102。
S202：无线收发机设备200a针对不同的基带分配假设来确定系统性能度量，其中每个基带分配假设对应于它自己的一组波束方向图。用于实现步骤S202的一种方式是执行步骤S104。
S203：无线收发机设备200a选择基带分配假设，并且因此选择具有最高系统性能的一组波束方向图。用于实现步骤S203的一种方式是执行步骤S104。
S204：无线收发机设备200a根据所选择的基带分配假设来改变波束宽度和基带处理资源分配，以便切换到所选择的一组波束方向图。然后可能在某个延迟之后，可以再次进入步骤S201。用于实现步骤S204的一种方式是执行步骤S106、s106a、S106b、S106c中的任何一个。
图8按照多个功能单元示意性地示出根据一个实施例的无线收发机设备200a的组件。使用以下一项或多项的任何组合来提供处理电路210：合适的中央处理单元(CPU)、多处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)等，它们能够执行存储在例如形式为存储介质230的计算机程序产品1010(如在图10中)中的软件指令。处理电路210可以进一步被提供为至少一个专用集成电路(ASIC)、或者现场可编程门阵列(FPGA)。
具体地说，处理电路210被配置为使得无线收发机设备200a执行一组操作、或者步骤S102-S106、S201-S204，如上所述。例如，存储介质230可以存储该组操作，并且处理电路210可以被配置为从存储介质230中取得该组操作，以使得无线收发机设备200a执行该组操作。该组操作可以被提供为一组可执行指令。
因此，处理电路210由此被布置为执行如在此公开的方法。存储介质230还可以包括持久存储装置，其例如可以是磁存储器、光存储器、固态存储器或者甚至远程安装的存储器中的任何一个或其组合。无线收发机设备200a可以进一步包括通信接口220，其至少被配置用于与另一个无线收发机设备200b-200g通信。因此，通信接口220可以包括一个或多个发射机和接收机，它们包括模拟和数字组件。处理电路210例如通过以下方式控制无线收发机设备200a的总体操作：将数据和控制信号发送到通信接口220和存储介质230，从通信接口220接收数据和报告，以及从存储介质230中取得数据和指令。无线收发机设备200a的其它组件、以及相关功能被省略，以便不使在此提出的概念模糊不清。
图9按照多个功能模块示意性地示出根据一个实施例的无线收发机设备200a的组件。图9的无线收发机设备200a包括发送模块210c，其被配置为执行步骤S106。图9的无线收发机设备200a可以进一步包括多个可选的功能模块，例如以下任何一项：被配置为执行步骤S102的模块210a、被配置为执行步骤S104的确定模块210b、被配置为执行步骤S106a的重新映射模块210d、被配置为执行步骤S106b的拆分模块210e、以及被配置为执行步骤S106c合并模块210f。一般地说，每个功能模块210a-210f可以在一个实施例中仅以硬件实现，并且在另一个实施例中借助于软件实现，即后一个实施例具有存储在存储介质230上的计算机程序指令，这些计算机程序指令当在处理电路上运行时使无线收发机设备200a执行上面结合图8和9所述的对应步骤。还应该提到的是，尽管模块对应于计算机程序的多个部分，它们不需要是计算机程序中的单独模块，但它们以软件实现的方式取决于使用的编程语言。优选地，一个或多个或全部功能模块210a-210f可以由处理电路210(可能与功能单元220和/或230协作)实现。处理电路210因此可以被配置为从存储介质230取回由功能模块210a-210f提供的指令并且执行这些指令，从而执行如在此公开的任何步骤。
无线收发机设备200a可以被提供为独立设备或者至少一个其它设备的一部分。例如，无线收发机设备200a可以在接入节点或无线设备中实现、是接入节点或无线设备的一部分、或者与接入节点或无线设备共址。因此，根据某些方面，提供一种包括如在此公开的无线收发机设备200a的接入节点和/或无线设备。
此外，由无线收发机设备200a执行的指令的第一部分可以在第一设备中执行，由无线收发机设备200a执行的指令的第二部分可以在第二设备中执行；在此公开的实施例并不限于可以在其上执行由无线收发机设备200a执行的指令的任何特定数量的设备。因此，根据在此公开的实施例的方法适合于由驻留在云计算环境中的无线收发机设备200a执行。因此，尽管在图8中示出单个处理电路210，但处理电路210可以在多个设备或者节点之间分布。这同样适用于图9的功能模块210a-210f和图10的计算机程序1020(参见下文)。
图10示出包括计算机可读存储介质1030的计算机程序产品1010的一个示例。在该计算机可读存储介质1030上可以存储计算机程序1020，该计算机程序1020可以使得处理电路210以及在操作上与其耦合的实体和设备(例如通信接口220和存储介质230)执行根据在此描述的实施例所述的方法。计算机程序1020和/或计算机程序产品1010因此可以提供用于执行如在此公开的任何步骤的装置。
在图10的示例中，计算机程序产品1010被示出为光盘，例如CD(光盘)或DVD(数字通用光盘)或蓝光光盘。计算机程序产品1010还可以被实现为存储器，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM)、或者电可擦式可编程只读存储器(EEPROM)，并且更具体地说被实现为诸如USB(通用串行总线)存储器或闪存(例如紧凑型闪存)之类的外部存储器中的设备的非易失性存储介质。因此，尽管计算机程序1020在此被示意性地示出为所示光盘上的轨道，但计算机程序1020可以以适合于计算机程序产品1010的任何方式被存储。
上面主要参考几个实施例描述了本发明的概念。但是，如本领域的技术人员很容易理解的，上面公开的实施例之外的其它实施例同样可能在由所附专利权利要求限定的本发明的概念的范围内。

Claims (24)

1.一种用于波束的波束成形的方法，所述方法由无线收发机设备(200a)执行，所述方法包括：
通过在在第一组波束方向图(110、110’)中通信与在第二组波束方向图(120、120’)中通信之间进行切换来执行(S106)波束成形，
其中，所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图包括相同数量的波束(110a、110a’、110b、110b’、120a、120a’、120b、120b’)，
其中，所述波束中的信号在所述第一组波束方向图中与第一组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)以及在所述第二组波束方向图中与第二组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)进行通信，以及
其中，所述第一组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)和所述第二组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)至少部分地重叠。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无线收发机设备(200a)包括信号处理资源，并且其中，执行所述波束成形包括：
将所述信号处理资源从一个波束端口重新映射(S106a)到另一个波束端口，以便在在所述第一组波束方向图(110、110’)中发送与在所述第二组波束方向图(120、120’)中发送之间进行切换。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述波束中的所述信号在所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图中与不同数量的所述其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)进行通信。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在在所述第一组波束方向图中发送与在所述第二组波束方向图中发送之间进行切换包括：
将两个波束从属于所述其它无线收发机设备中的一个其它无线收发机设备拆分(S106b)成属于所述其它无线收发机设备中的所述一个其它无线收发机设备和所述其它无线收发机设备中的另一个其它无线收发机设备。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在在所述第一组波束方向图中发送与在所述第二组波束方向图中发送之间进行切换包括：
将两个波束从属于所述其它无线收发机设备中的两个其它无线收发机设备合并(S106c)成属于所述其它无线收发机设备中的所述两个其它无线收发机设备中的一个。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组波束方向图包括：在包括至少两个波束的第一组波束的所有波束中与所述其它无线收发机设备中的至少一个其它无线收发机设备进行通信，以及
其中，所述第二组波束方向图包括：在比所述第一组波束的所有波束少的波束中与所述其它无线收发机设备中的所述一个其它无线收发机设备进行通信，以及在所述第一组波束的剩余波束中与所述其它无线收发机设备中的至少另一个其它无线收发机设备进行通信。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一组波束方向图中与所述其它无线收发机设备中的一个其它无线收发机设备进行通信的所述波束和在所述第二组波束方向图中与所述其它无线收发机设备中的所述一个其它无线收发机设备进行通信的所述波束具有相互不相等的波束宽度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一组波束方向图中与所述其它无线收发机设备中的一个其它无线收发机设备进行通信的所述波束和在所述第二组波束方向图中与所述其它无线收发机设备中的所述一个其它无线收发机设备进行通信的所述波束具有相互不相等的功率分配。
9.根据权利要求8和9所述的方法，其中，所述相互不相等的波束宽度和所述相互不相等的功率分配被定义为使得具有宽波束宽度的波束按波束被分配比具有窄波束宽度的波束更多的功率。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图中的一者用于上行链路接收，所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图中的另一者用于下行链路发送。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图中的一者被用作当前波束方向图，所述方法进一步包括：
获得(S102)当前组波束方向图不满足性能度量的指示；以及
其中，所述波束成形响应于此而执行，以从所述当前组波束方向图切换到未被用作所述当前组波束方向图的一组波束方向图。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在从所述当前组波束方向图切换到未被用作所述当前组波束方向图的所述一组波束方向图之前，基于所述性能度量来确定(S104)未被用作所述当前组波束方向图的所述一组波束方向图。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述性能度量与当前经历的吞吐量、信道稳定性、以及预测的性能下降中的至少一者有关。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无线收发机设备(200a)包括功率放大器，并且其中，在所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图中使用相同数量的所述功率放大器。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图中全部使用所有的所述功率放大器。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无线收发机设备(200a)包括无线电链，并且其中，在所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图中使用相同数量的所述无线电链。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，在所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图中使用所有的所述无线电链。
18.一种无线收发机设备(200a)，用于波束的波束成形，所述无线收发机设备(200a)包括处理电路(210)，所述处理电路被配置为使得所述无线收发机设备(200a)：
通过在在第一组波束方向图(110、110’)中通信与在第二组波束方向图(120、120’)中通信之间进行切换来执行波束成形，
其中，所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图包括相同数量的波束(110a、110a’、110b、110b’、120a、120a’、120b、120b’)，
其中，所述波束中的信号在所述第一组波束方向图中与第一组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)以及在所述第二组波束方向图中与第二组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)进行通信，以及
其中，所述第一组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)和所述第二组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)至少部分地重叠。
19.一种无线收发机设备(200a)，用于波束的波束成形，所述无线收发机设备(200a)包括：
处理电路(210)；以及
存储指令的计算机程序产品(1010)，所述指令当由所述处理电路(210)执行时使得所述无线收发机设备200a：
通过在在第一组波束方向图(110、110’)中通信与在第二组波束方向图(120、120’)中通信之间进行切换来执行(S106)波束成形，
其中，所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图包括相同数量的波束(110a、110a’、110b、110b’、120a、120a’、120b、120b’)，
其中，所述波束中的信号在所述第一组波束方向图中与第一组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)以及在所述第二组波束方向图中与第二组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)进行通信，以及
其中，所述第一组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)和所述第二组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)至少部分地重叠。
20.一种无线收发机设备(200a)，用于波束的波束成形，所述无线收发机设备(200a)包括：
发送模块(210c)，被配置为通过在在第一组波束方向图(110、110’)中通信与在第二组波束方向图(120、120’)中通信之间进行切换来执行波束成形，
其中，所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图包括相同数量的波束(110a、110a’、110b、110b’、120a、120a’、120b、120b’)，
其中，所述波束中的信号在所述第一组波束方向图中与第一组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)以及在所述第二组波束方向图中与第二组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)进行通信，以及
其中，所述第一组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)和所述第二组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)至少部分地重叠。
21.一种接入节点，包括根据权利要求18、19、或20所述的无线收发机设备(200a)。
22.一种无线设备，包括根据权利要求18、19、或20所述的无线收发机设备(200a)。
23.一种计算机程序(1020)，用于波束的波束成形，所述计算机程序包括计算机代码，所述计算机代码当在无线收发机设备(200a)的处理电路(210)上运行时使得所述无线收发机设备(200a)：
通过在在第一组波束方向图(110、110’)中通信与在第二组波束方向图(120、120’)中通信之间进行切换来执行(S106)波束成形，
其中，所述第一组波束方向图和所述第二组波束方向图包括相同数量的波束(110a、110a’、110b、110b’、120a、120a’、120b、120b’)，
其中，所述波束中的信号在所述第一组波束方向图中与第一组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)以及在所述第二组波束方向图中与第二组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)进行通信，以及
其中，所述第一组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)和所述第二组其它无线收发机设备(200b、200c、200d、200e、200f、200g)至少部分地重叠。
24.一种计算机程序产品(1010)，包括根据权利要求23所述的计算机程序(1020)、以及其上存储所述计算机程序的计算机可读存储介质(1030)。
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