CN110024303A - 用于发送信息的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例一般地涉及一种用于发送信息的方法和设备。所述用于发送信息的方法包括：在接收信号上实施接收机的数字波束成形；基于所述接收机的所述数字波束成形的权重或信道估计信息，计算发射机的模拟波束成形的权重；以及在将要发送的信号上实施所述发射机的所述模拟波束成形。

Description

用于发送信息的方法和设备
技术领域
本公开的实施例一般地涉及通信领域，更具体地说，涉及用于发送信息的方法和设备。
背景技术
多天线技术由于它们的公认优势而在现代无线接入技术(RAT)的设计中具有重要作用。具体地说，它们实现阵列增益、空间复用、以及空间分集，这导致改进的覆盖、容量和鲁棒性。多天线特性对长期演进(LTE)的成功做出重大贡献，并且继续推动其向Rel.13及更高版本的发展。多天线技术在新无线电(NR)的设计和性能方面具有甚至更大的相关性。
在5G移动宽带(MBB)对Gbps峰值速率的要求的推动下，NR将被部署在大于3GHz的新频谱上，这主要是由于更大带宽的可用性。但是，由于更差的无线电波传播条件(例如，衍射和传播损耗显著增加)，将操作扩展到大于3GHz也会提出挑战。
克服链路预算损失的一种方式是在网络设备(例如eNB)处将UE特定的波束成形用于发送和接收两者。尽管这已经包括在LTE中，但NR将提供更高的波束成形增益，这是由于阵列需要具有大量天线单元以在高频下以合理的成本维持有效天线面积。天线阵列的物理尺寸预计具有类似的大小(在极高频率下甚至更小)，因为这对于诸如安装简易性、风载荷、以及视觉占用之类的部署方面很重要。
通过来自大阵列的UE特定波束成形实现的空间聚焦发送和接收不仅需要使用仅在更高频率下可用的更大带宽，而且还实现空间复用。提高频谱效率(特别是借助MU-MIMO(多用户多输入多输出))是NR满足5G MBB容量要求的重要设计目标。至少具有两个主要因素有助于实现这一目标。
第一因素是朝向大规模有源天线系统的技术演进，也被称为大规模MIMO，其中可以单独接入几十甚至几百个天线单元或小型子阵列，甚至可以直接从基带接入以用于数字实现。这为信号处理算法提供了很大的自由度，大大增强了干扰减少能力。
此外，使用非常多的天线单元提高了降低复杂性和功耗的机会，并且至少部分地克服了硬件损伤；因此，允许使用要求宽松的组件。
实现满足NX MBB容量目标的第二因素是，因为大多数新频谱预计不配对，所以NR将使用TDD(时分双工)。高质量CSI(信道状态信息)是进一步提高大规模MIMO信号处理能力的性能潜力的关键先决条件。
TDD通过使得能够获得最强(所谓的相干)形式的互易性来促进显式CSI的获取，尤其是对于基于反馈的机制可能具有显著信令开销的大型阵列。显式CSI使得能够设计利用角度扩展和抑制干扰的灵活预编码器。为了依赖互易性以用于CSI获取，需要对NR上行链路信令和硬件设计施加特殊要求。
此外，NX不应仅与全数字实现关联；对于若干用例(例如，以mmW频率操作的室内部署)，混合模拟/数字架构提供有吸引力的成本-性能折衷。
重要的是还要注意，NR多天线技术并不仅限于网络设备(例如eNB)。即使对于要配备一个或多个具有许多有源单元(可能具有分布式功率放大器)的阵列的手持用户设备(UE)而言，小波长也是可行的。
然后，上行链路(UL)波束成形变为高度相关的特性，例如以提高功率受限的UE的上行链路覆盖。此外，在若干5G用例(例如，自回程、D2D(设备到设备)、V2X(车辆到万物)、固定无线)中，蜂窝接入的经典下行链路/上行链路概念不是相关的，因为链路的两侧可以具有类似的多天线能力。
另一方面，可以对接收信号或发送信号执行加权以便实现波束成形；取决于波束成形架构，可以在数字域或模拟域中完成加权。波束成形包括发射机波束成形和接收机波束成形两者，因此波束成形的权重可以是发送权重或接收权重。
如果以接收(Rx)侧为例，对于数字域权重，使用天线特定的模数转换器(ADC)，但对于模拟域权重，在ADC之前经由模拟域处的移相器来实现加权，并且因此可以避免天线特定的ADC。
具有四种类型的权重：数字发射机波束成形权重Wt,D；数字接收机波束成形权重Wr,D；模拟发射机波束成形权重Wt,A；模拟接收机波束成形权重Wr,A。
在当前3GPP(第三代合作计划)中，达成了一项协议以研究用于NR的大规模MIMO模拟/数字/混合波束成形。
本节介绍可以促进更好地理解本公开的各方面。因此，本节的描述要从这个角度阅读，而不被理解为对什么是现有技术以及什么不是现有技术的承认。
发明内容
发明者发现，通过利用相干互易性，数字波束成形具有很大的性能优势。可以估计每个天线的每个信道。此外，对上行链路(UL)接收没有基本限制。不需要波束扫描来接收方向未知的信号。
但是，数字波束成形解决方案通常很复杂。复杂性意味着芯片区域/成本和功耗，并且在大多数情况下，这些因素密切相关。数字域中的复杂程度很高，这是由于涉及大量的模拟/数字转换器(ADC和/或DAC)和IFFT/FFT(快速逆傅里叶变换/快速傅里叶变换)。
为了解决上述至少部分问题，在本公开中提供方法、装置、设备和计算机程序。可以理解，本公开的实施例并不限于在NR网络中操作的无线系统，而是可以更广泛地应用于存在类似问题的任何应用场景。
本公开的各种实施例主要旨在提供用于例如在共享频带中控制发射机与接收机之间的传输的方法、设备和计算机程序。发射机和接收机中的每一个例如可以是终端设备或网络设备。当结合附图阅读时，还将从以下对特定实施例的描述理解本公开的实施例的其它特性和优势，这些附图通过示例的方式示出本公开的实施例的原理。
一般而言，本公开的实施例提供一种用于发送信息的解决方案。对于发射机，实现模拟波束成形，而对于接收机，实现数字波束成形。
在第一方面，提供一种在设备处实现的方法。在所述设备中将要使用波束成形，所述设备包括接收机和发射机。所述方法包括：在接收信号上实施所述接收机的数字波束成形；基于所述接收机的所述数字波束成形的权重或信道估计信息，计算所述发射机的模拟波束成形的权重；以及在将要发送的信号上实施所述发射机的所述模拟波束成形。
在一个实施例中，信道互易性用于基于所述接收机的所述数字波束成形的权重或信道估计信息来计算所述发射机的模拟波束成形的所述权重。
在一个实施例中，所述方法进一步包括：基于所述接收信号，对所述接收机的每个接收信道执行信道估计；基于所述信道估计，计算所述接收机的所述数字波束成形的所述权重。
在一个实施例中，所述方法进一步包括：基于参考信号，对所述接收机的每个接收信道执行信道估计；以及根据所述信道估计的结果，校准所述接收机的天线。
在一个实施例中，所述方法进一步包括：基于参考信号，对所述发射机的每个发射信道执行信道估计；以及根据所述信道估计的结果，校准所述发射机的天线。
在一个实施例中，所述方法进一步包括：向另一个设备发送用于指示在所述接收机中使用所述数字波束成形以及在所述发射机中使用所述模拟波束成形的信令。
在一个实施例中，在所述接收机中具有Kr个数字链，在所述发射机中具有Kt个数字链；其中，Kt小于Kr。
在第二方面，提供一种用于发送信息的装置，在所述装置中将要使用波束成形。所述装置包括：接收波束成形单元，被配置为在接收信号上实施接收机的数字波束成形；发送权重计算单元，被配置为基于所述接收机的所述数字波束成形的权重或信道估计信息，计算发射机的模拟波束成形的权重；以及发送波束成形单元，被配置为在将要发送的信号上实施所述发射机的所述模拟波束成形。
在一个实施例中，所述发送权重计算单元被配置为通过使用信道互易性，基于所述接收机的所述数字波束成形的权重或信道估计信息来计算所述发射机的模拟波束成形的所述权重。
在一个实施例中，所述装置进一步包括：信道估计单元，被配置为基于所述接收信号，对所述接收机的每个接收信道执行信道估计；接收权重计算单元，被配置为基于所述信道估计，计算所述接收机的所述数字波束成形的所述权重。
在一个实施例中，所述信道估计单元被进一步配置为基于参考信号，对所述接收机的每个接收信道执行信道估计；以及所述装置进一步包括：接收校准单元，被配置为根据所述信道估计的结果，校准所述接收机的天线。
在一个实施例中，所述信道估计单元被进一步配置为基于参考信号，对所述发射机的每个发射信道执行信道估计；以及所述装置进一步包括：发送校准单元，被配置为根据所述信道估计的结果，校准所述发射机的天线。
在一个实施例中，所述装置进一步包括：信令发送单元，被配置为向另一个设备发送用于指示在所述接收机中使用所述数字波束成形以及在所述发射机中使用所述模拟波束成形的信令。
在一个实施例中，在所述接收机中具有Kr个数字链，在所述发射机中具有Kt个数字链；其中，Kt小于Kr。
在第三方面，提供一种设备。在所述设备中将要使用波束成形，所述设备包括接收机和发射机，所述设备进一步包括：接收波束成形单元，被配置为在接收信号上实施所述接收机的数字波束成形；发送权重计算单元，被配置为基于所述接收机的所述数字波束成形的权重或信道估计信息，计算所述发射机的模拟波束成形的权重；以及发送波束成形单元，被配置为在将要发送的信号上实施所述发射机的所述模拟波束成形。
在第四方面，提供一种设备。所述设备包括：处理器和存储器。所述存储器包含能够由所述处理器执行的指令，由此所述处理器适于使得所述设备执行根据本公开的第一方面所述的方法。
根据本公开的各种实施例，数字波束成形用于接收，不需要知道发送来自哪个方向；模拟波束成形用于发送，能够从接收信道导出发射机波束权重。因此，不仅不需要波束扫描，而且还降低发射机的复杂性，以及能够使用灵活的波束。
附图说明
从以下参考附图的详细描述，本公开的各种实施例的上述和其它方面、特性、以及优势将变得更充分地显而易见，在附图中相同的参考标号或字母用于指定相同或等效的元件。附图被示出以促进更好地理解本公开的实施例并且不一定按比例绘制，这些附图是：
图1示出无线通信网络的示意图100；
图2是示出发射机侧的数字波束成形的一个示例的图；
图3是示出接收机侧的数字波束成形的一个示例的图；
图4是示出发射机侧的模拟波束成形的一个示例的图；
图5是示出接收机侧的模拟波束成形的一个示例的图；
图6是示出发射机侧的模拟波束成形的另一个示例的图；
图7是示出接收机侧的模拟波束成形的另一个示例的图；
图8是示出发射机侧的混合波束成形的一个示例的图；
图9是示出接收机侧的混合波束成形的一个示例的图；
图10示出根据本公开的实施例的发送信息的流程图1000；
图11示出根据本公开的实施例的发送信息的另一个图1100；
图12示出根据本公开的实施例的校准的图1200；
图13示出根据本公开的实施例的用于发送信息的装置1300的框图；
图14示出根据本公开的实施例的用于发送信息的另一个装置1400的框图；
图15示出根据本公开的实施例的收发机架构的一个示例；
图16示出根据本公开的实施例的收发机架构的另一个示例；
图17示出根据本公开的实施例的具有校准的收发机架构的一个示例；
图18示出适于实现本发明的实施例的设备1800的简化框图。
具体实施方式
现在将参考数个示例实施例讨论本公开。应该理解，讨论这些实施例的目的只是为了使本领域的技术人员能够更好地理解并因此实现本公开，而不是对本公开的范围提出任何限制。
如在此使用的，术语“无线通信网络”指遵循任何合适的通信标准的网络，这些通信标准例如包括LTE-Advanced(LTE-A)、LTE、宽带码分多址(WCDMA)、高速分组接入(HSPA)等。此外，可以根据任何合适世代的通信协议来执行无线通信网络中的终端设备与网络设备之间的通信，这些通信协议包括但不限于第一代(1G)、第二代(2G)、2.5G、2.75G、第三代(3G)、第四代(4G)、4.5G、未来第五代(5G)通信协议、和/或目前已知或未来将开发的任何其它协议。
术语“网络设备”指无线通信网络中的设备，终端设备经由该设备接入网络并且从中接收服务。网络设备指无线通信网络中的基站(BS)、接入点(AP)、移动性管理实体(MME)、多小区/多播协调实体(MCE)、网关、服务器、控制器或任何其它合适的设备。BS例如可以是节点B(NodeB或NB)、演进型NodeB(eNodeB或eNB)、远程无线单元(RRU)、无线电头端(RH)、远程无线电头端(RRH)、中继、诸如毫微微、微微之类的低功率节点，等等。
网络设备的其他示例包括多标准无线电(MSR)无线设备(例如MSR BS)、网络控制器(例如无线网络控制器(RNC)或基站控制器(BSC))、基站收发机(BTS)、传输点、传输节点、多小区/多播协调实体(MCE)、核心网络节点(例如，MSC、MME)、O&M节点、OSS节点、SON节点、定位节点(例如，E-SMLC)、和/或MDT。但是，更一般地说，网络设备可以表示任何合适的设备(或设备组)，其能够、被配置、被布置、和/或可操作以启用和/或提供终端设备对无线通信网络的接入，或者向已接入无线通信网络的终端设备提供某种服务。
术语“终端设备”指可以接入无线通信网络并且从中接收服务的任何终端设备。作为示例而非限制，终端设备指移动终端、用户设备(UE)、或者其它合适的设备。UE例如可以是用户站(SS)、便携式用户站、移动站(MS)、或者接入终端(AT)。终端设备可以包括但不限于便携式计算机、图像捕获终端设备(例如数字照相机)、游戏终端设备、音乐存储和回放设备、移动电话、蜂窝电话、智能电话、平板计算机、可穿戴设备、个人数字助理(PDA)、车辆等。
终端设备可以例如通过实现用于副链路通信的3GPP标准来支持设备到设备(D2D)通信，并且在这种情况下可以被称为D2D通信设备。
作为又一个具体示例，在物联网(IOT)场景中，终端设备可以表示执行监视和/或测量并将这种监视和/或测量的结果发送到另一个终端设备和/或网络设备的机器或其它设备。在这种情况下，终端设备可以是机器到机器(M2M)设备，其在3GPP上下文中可以被称为机器型通信(MTC)设备。
作为一个特定示例，终端设备可以是实现3GPP窄带物联网(NB-IoT)标准的UE。这种机器或设备的特定示例是传感器、计量设备(例如功率表)、工业机器、或者家用或个人设备(例如冰箱、电视机)、个人可穿戴设备(例如手表)等。在其它场景中，终端设备可以表示能够监视和/或报告其操作状态或与其操作关联的其它功能的车辆或其它设备。
在本公开中，设备可以是网络或终端设备。即，本公开的用于发送信息的方法可以在其中使用波束成形的网络设备处实现，或者本公开的用于发送信息的方法还可以在其中使用波束成形的终端设备处实现。
如在此使用的，术语“第一”和“第二”指不同元件。单数形式“一”和“一个”旨在同样包括复数形式，除非上下文明确地另有所指。如在此使用的，术语“包含”、“具有”、“包括”指定声明的特性、元件、和/或组件等的存在，但并不排除一个或多个其它特性、元件、组件和/或其组合的存在或增加。术语“基于”要被理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“实施例”要被理解为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”要被理解为“至少一个其它实施例”。可以在下面包括其它显式和隐式定义。
当在本公开中使用时，术语“加权”或“权重”请参考LTE/LTE-A规范，例如Rel.12。例如，权重是加权的某些参数(或者值、系数等)。波束成形可以在诸如https://en.wikipedia.org/wiki/Beamforming之类的某些规范中找到，但并不限于此。
现在将在下面参考附图描述本公开的某些示例性实施例。
图1示出无线通信网络的示意图100。如图1中所示，它示出无线通信网络中的网络设备101和终端设备102。在图1的示例中，网络设备101向终端设备102提供服务。网络设备101与终端设备102之间的业务可以是URLLC(超可靠和低延迟通信)业务、eMBB(增强型移动宽带)业务、mMTC(大规模机器型通信)业务等。
要理解，描述图1的配置的目的是仅为了说明，而不是对本公开的范围提出任何限制。本领域的技术人员将理解，无线通信网络100可以包括任何合适数量的终端设备和/或网络设备，并且可以具有其它合适的配置。
接下来，将说明波束成形。
数字波束成形
在理想情况下，来自/去往所有天线单元的信号应该在基带域中进行数字处理，以使得所有自由度都可用(“全尺寸”数字波束成形)。
图2是示出发射机侧的数字波束成形的一个示例的图，图3是示出接收机侧的数字波束成形的一个示例的图。如图2和图3中所示，在发射机和接收机处分别具有多个数字链(例如，FFT和ADC可以包括在用于接收机的每个数字链中，IFFT和DAC可以包括在用于发射机的每个数字链中；以及每个数字链可以对应于一个信道，但并不限于此)。这在空间域和频域中提供完全灵活性，以在接收时用于后处理信号并在发送时用于预编码；因此，充分发挥大规模MIMO特性(例如频率选择性预编码和MU-MIMO)的潜力。
在数字波束成形解决方案中，存在对每个单独天线单元的基带接入。在天线单元具有宽波束宽度的情况下，能量或信号可能被发送到没有用户的方向，以使得可以使用具有更窄波束宽度的子阵列来替换一个天线单元，以及可以从基带操纵发送方向。
在图2和图3中，存在各自覆盖整个带宽或带宽的一部分的K个信号，波束成形架构对此没有施加限制。K应该被解释为可以同时发送的这种信号的最大数量；在任何时候，K可以小于或等于N。为了形成波束，信号通过数字预编码器。在预编码器之后，存在N个(相关)信号。原则上，可以使用任何预编码器，例如DFT(离散傅里叶变换)、迫零等。
对于如图2中所示的发送波束成形，N个信号中的每一个通过包括IFFT和DAC的单独数字链。然后，在通过天线发送之前，所生成的模拟信号被放大。注意，为了简单起见，已省略数个部件，例如将信号转变为射频(RF)的混频器。
对于如图3中所示的接收波束成形，在天线处接收的信号被放大，并且被转换成数字形式。然后，通过FFT将它们映射到频域。之后，频域信号通过数字空间解码器，这产生可以单独解码的K个信号。注意，可以使用任何数字解码器，例如DFT、MMSE(最小均方误差)、迫零。此外，为了简单起见，已省略数个部件。例如，未示出混频器，也未示出信道估计。
模拟波束成形
模拟波束成形在模拟(时间)域中完成，即在DAC之后完成，以用于预编码。因此，模拟波束成形与频率无关，即适用于整个频谱。
模拟波束成形实现通常依赖可以被选择以发送/接收数据流的预定义波束网格。每个波束对应于相移预编码器，这避免了必须控制振幅，因为这将需要额外的PA(功率放大器)。可以设置波束以形成扇区、热点、或者某些空间分隔以允许用户复用。跨越2维的天线阵列可以执行垂直和水平波束成形两者。
图4是示出发射机侧的模拟波束成形的一个示例的图，图5是示出接收机侧的模拟波束成形的一个示例的图。在此，使用模拟组件(主要是移相器和加法器)来形成波束。如图4和图5中所示，在发射机和接收机中分别具有KDL个数字链。应该注意，KDL可以远小于N(KDL＜＜N)。
与数字波束成形不同，这些信号通常不是全带宽。例如，如果需要发送移动性参考信号，则必须将其分配给这些信号之一，即使它仅使用几个子载波也是如此。这些信号被转换到模拟域并且被转换成模拟形式。然后，模拟信号在被放大并通过天线单元被发送之前，通过模拟预编码器以产生波束。
在模拟预编码结构中，使用移相器、加法器和开关。仅使用移相器和加法器，在可以产生什么波束形状方面具有限制。实际上，为了产生波束操纵，与频率无关的延迟分量优选地配置有移相器。注意，可以同时发送和接收数个信号。
存在用于模拟波束成形的另一种方式。
图6是示出发射机侧的模拟波束成形的另一个示例的图，图7是示出接收机侧的模拟波束成形的另一个示例的图。可以在发射机波束成形中的功率放大器之后调整权重，如图6中所示，例如用于发射机的调整后的权重是Wt，A并且与频率无关。或者，可以在接收机波束成形中的LNA(低噪声放大器)之前调整权重，如图7中所示，例如用于接收机的调整后的权重是Wr，A并且与频率无关。
混合波束成形
图8是示出发射机侧的混合波束成形的一个示例的图，图9是示出接收机侧的混合波束成形的一个示例的图。在如图8中所示的混合波束成形架构中，使用数字和模拟组件两者来形成波束。KDL个信号(其在此可以是全带宽，因为可以在不同方向上发送信号的每个部分)首先进行数字预编码。因为该预编码与频率相关，所以KDL可以被分离，并且在不同方向上被发送。在这种情况下，发生端口扩展，以使得信号数量从KDL增加到MDL。然而，应该注意，MDL可以远小于N(MDL<<N)。
混合波束成形的更自然的实现是对模拟调整施加限制(例如，通过使用移相器和加法器)，以使得很少调整模拟预编码。在这种情况下，仅在数字域中完成调整。在极端情况下，在模拟域中存在固定的波束成形结构(例如，包括移相器和加法器)(即，巴特勒矩阵)。
转到图9中所示的混合接收波束成形解决方案，合并N个天线信号以形成MUL个数字频域信号，然后对这些数字频域信号进行空间解码并且转发(例如转发到基带)。
一般而言，通过利用相干互易性，数字波束成形具有很大的性能优势。可以估计每个天线的每个信道。此外，针对UL接收没有基本限制。不需要波束扫描来接收方向未知的信号。
但是，数字波束成形解决方案通常很复杂。复杂性意味着芯片区域/成本和功耗，并且在大多数情况下，这些因素密切相关。数字域中的复杂程度很高，这是由于涉及大量的模拟/数字转换器(ADC和/或DAC)和IFFT/FFT。如果重新设计数字处理的结构，则可能克服这种复杂性。
具有挑战性的部件之一是转换器，并且具体地说是AD转换器。DAC/ADC的复杂性与采样率成比例，并且随着信号带宽的增加，问题能够明显缓解。
模拟波束成形的主要优势之一是设计的复杂程度低。具有更少的DAC/ADC、以及更少的IFFT/FFT。然而，由于预编码结构中的加法器/分离器，能够同时向多个用户发送以及从多个用户接收。
模拟波束成形的劣势是难以接收具有发送方向的信号。例如，对于上行链路接收，可以同时接收两个或更多波束(或者少量波束，具体取决于数字链的数量)。当考虑未调度的发送(例如PRACH(物理随机接入信道))时，UL接收的限制变得更严重。
在这种情况下，网络设备(例如eNodeB)预先不知道发送来自哪个方向，并且因此它不能在正确方向上使用窄波束来调整波束成形。为了利用模拟波束成形来获得最大阵列增益，需要扫描以用于模拟波束方向，在此期间UE重复发送其信号。如果要避免这种扫描，则必须以另一种方式增加这种未调度的信号的覆盖。备选地，可以以宽波束和综合能量时间来接收信号。
模拟波束成形的另一个劣势是在进行波束成形的模拟组件中存在损耗。因为在模拟域中信道未显式已知，所以很难具有灵活的波束操纵。对于具有大角度扩展的信道，模拟波束成形可能无法捕获信道中的所有丰富度(richness)，从而导致相对于具有足够预编码功能的全数字解决方案的性能下降。
在本公开中，提供一种包括发射机和接收机的设备。在该设备中，在接收机中使用数字波束成形，在发射机中使用模拟波束成形。应该注意，该设备可以是网络设备101，或者可以是终端设备102，但并不限于此。
实施例的第一方面
在一个实施例中提供一种用于发送信息的方法。在使用波束成形的设备中实现该方法，并且该设备包括接收机和发射机。
图10示出根据本公开的实施例的发送信息的流程图1000，并且从设备的角度示出用于发送信息的方法。如图10中所示，该方法包括：
方框1001，在接收信号上实施接收机的数字波束成形；
方框1002，基于接收机的数字波束成形的权重或信道估计信息，计算发射机的模拟波束成形的权重；以及
方框1003，在将要发送的信号上实施发射机的模拟波束成形。
在本公开中，信道互易性能够用于基于接收机的数字波束成形的权重或信道估计信息来计算发射机的模拟波束成形的权重。但是，并不限于此，例如可以通过其它方式确定或者可以预先确定发射机的模拟波束成形的权重。
在一个实施例中，能够获得RX信道并且将其用于TX波束成形。不需要RX和TX波束扫描。此外，还能够降低TX波束成形(大量DAC)的复杂程度。
在一个实施例中，对于接收，能够同时接收任何数量的波束。对于发送，能够生成灵活的波束形状，因为能够从具有互易性的上行链路获得信道。
图11示出根据本公开的实施例的发送信息的另一个图，并且通过以网络设备和终端设备为例，示出用于发送信息的方法。但是，并不限于此，例如可以在网络设备和/或终端设备中实现本公开的方法。
如图11中所示，该方法包括：
方框1101，可选地，网络设备(例如基站)向终端设备(例如UE)发送用于指示在接收机中使用数字波束成形以及在发射机中使用模拟波束成形的信令。
例如，当在基站处应用该方法时，可以向UE发送信令以通知基站的结构(即，在接收机中使用数字波束成形，在发射机中使用模拟波束成形)。因此，在上行链路中不需要RX波束扫描。
方框1102，终端设备发送信号(第一信号)，由网络设备的接收机接收第一信号；
方框1103，可选地，网络设备基于接收信号(第一信号)，对接收机的每个接收信道执行信道估计；
方框1104，可选地，网络设备基于信道估计，计算接收机的数字波束成形的权重；
方框1105，网络设备在接收信号(第一信号)上实施接收机的数字波束成形；
方框1106，网络设备基于接收机的数字波束成形的权重或信道估计信息，计算发射机的模拟波束成形的权重；以及
方框1107，网络设备在将要发送的信号(第二信号)上实施发射机的模拟波束成形。
方框1108，可选地，网络设备使用发射机来发送信号(第二信号)。
应该注意，图11仅是本公开的一个示例，但并不限于此。例如，可以调整执行序列(也在UE处应用该方法)和/或可以省略某些方框；此外，可以添加图11中未示出的某些方框。
在一个实施例中，对于接收，设备能够同时从任何方向接收信号，因为使用数字波束成形。对于未调度的发送(例如PRACH)，设备(例如eNodeB)预先不知道发送来自哪个方向，它能够在数字域中调整波束成形的权重(Wr，D)。
对于发送，能够使用信道互易性。例如，基站可以认为下行链路信道的情况类似于上行链路信道的情况，以使得接收机权重Wr，D能够用作发射机权重Wt，A。
另一方面，在接收机处估计接收信道。由于互易性，接收信道能够用作发射信道。使用所估计的信道，能够计算发射机权重(Wt，A)。发射机权重(Wt，A)应用于模拟域。
在一个实施例中，为了获得接收信道或接收机权重Wr，D，还可以使用探测参考信号。要理解，讨论上述示例或实施例是为了说明而非限制。本领域的技术人员将理解，可以存在许多其它实施例或示例。
在一个实施例中，为了实现天线端口之间的相位/振幅对齐，能够实现发射机和/或接收机的天线校准。
图12示出根据本公开的实施例的一个校准图。如图12中所示，该方法包括：
方框1201，基于参考信号，对接收机的每个接收信道执行信道估计；
方框1202，根据信道估计的结果，校准接收机的天线。
如图12中所示，可选地，该方法可以进一步包括：
方框1203，基于参考信号，对发射机的每个发射信道执行信道估计；
方框1204，根据信道估计的结果，校准发射机的天线。
应该注意，图12仅示出本公开的一个示例，但并不限于此。例如，可以调整执行序列和/或可以省略某些方框；此外，可以添加图12中未示出的某些方框。
例如，在一种情况下，仅执行方框1201和1202；或者，在另一种情况下，仅执行方框1203和1204。此外，在一种情况下，用于发射机校准的参考信号可以不同于用于接收机校准的参考信号；或者，在另一种情况下，用于发射机校准的参考信号可以与用于接收机校准的参考信号相同。
在一个实施例中，能够校准所有信道以具有相同的相位。对于接收，它是数字波束成形，并且可以应用传统的数字天线校准。对于发送，它是模拟波束成形，并且可以应用传统的模拟天线校准。
此外，应该注意，考虑到模拟波束成形致动器位置在天线之前的PA与滤波器之间，在该区域中没有相敏组件。可能不需要实时天线校准。例如，可以在发送相位对齐中使用用于生产测试的预校准。这意味着仅需要实时接收天线校准。
在本公开中，在接收机中具有Kr个数字链，在发射机中具有Kt个数字链；其中Kt小于Kr。
在一个实施例中，能够在接收机侧和/或发射机侧扩展到混合波束成形。尽管接收机侧的数字链的数量可以不同于发射机侧的数字链的数量。在大多数情况下，接收机侧的数字链的数量大于发射机侧的数字链的数量。
在一个实施例中，本公开的混合结构中的校准与分别在数字和模拟波束成形中执行的校准相同，因此能够与该结构一起应用(或使用)互易性。上行链路/下行链路中的分支的相位被校准为相同。
要理解，讨论上述示例或实施例是为了说明而非限制。本领域的技术人员将理解，在本公开的范围内可以具有许多其它实施例或示例。
从上述实施例中可以看到，数字波束成形用于接收，并且不需要知道发送来自哪个方向；模拟波束成形用于发送，并且能够从接收信道导出发射机波束权重。因此，不仅不需要波束扫描，而且还降低发射机的复杂性，并且能够使用灵活的波束。
实施例的第二方面
在一个实施例中提供一种用于发送信息的装置。可以在使用波束成形的网络设备101或终端设备102中配置该装置，并且省略与实施例的第一方面中相同的内容。
图13示出根据本公开的实施例的用于发送信息的装置1300的框图。如图13中所示，该装置包括：
接收波束成形单元1301，被配置为在接收信号上实施接收机的数字波束成形；
发送权重计算单元1302，被配置为基于接收机的数字波束成形的权重或信道估计信息，计算发射机的模拟波束成形的权重；以及
发送波束成形单元1303，被配置为在将要发送的信号上实施发射机的模拟波束成形。
在本公开中，发送权重计算单元1302可以被配置为通过使用信道互易性，基于接收机的数字波束成形的权重或信道估计信息来计算发射机的模拟波束成形的权重。
图14示出根据本公开的实施例的用于发送信息的另一个装置1400的框图。如图14中所示，装置1400包括：接收波束成形单元1301、发送权重计算单元1302、以及发送波束成形单元1303，如上所述。
如图14中所示，装置1400可以进一步包括：
信道估计单元1401，被配置为基于接收信号，对接收机的每个接收信道执行信道估计；以及
接收权重计算单元1402，被配置为基于信道估计，计算接收机的数字波束成形的权重。
在一个实施例中，在接收机中具有Kr个数字链，在发射机中具有Kt个数字链；其中Kt小于Kr。
图15示出根据本公开的实施例的收发机架构的一个示例。如图15中所示，示出用于该解决方案的典型收发机架构。应该注意，在图15中仅示出4分支收发机，但该架构可以扩展到多分支，例如64分支或更高分支。
在一个实施例中，可以在功率晶体管(或者可以被称为PA)之后分配用于发送模拟波束成形的致动器。目的是节省高功率晶体管成本并且解决导致的散热问题。
如图15中所示，对于接收，因为数字波束成形的利用，所以需要4个完整的接收机链(数字链)。而对于发送，仅需要1个发射机链(模拟链)。
图16示出根据本公开的实施例的收发机架构的另一个示例。如图16中所示，还示出备选的收发机架构，其中差异在于在功率晶体管之前分配致动器，随后需要用于每个功率晶体管分支的DPD(数字预失真)的观察接收机。在某些应用场景中，与图15的结构相比，图16的结构能够带来更高的输出功率。
在本公开中，并不限于图15和图16，更多的收发机架构可以被适配并且适合于该解决方案。需要考虑硬件成本、大小、输出功率、功率效率以及实现复杂性之间的平衡。
为了实现天线端口之间的相位/振幅对齐，可以实现发射机和/或接收机的天线校准。
在一个实施例中，信道估计单元1401可以进一步被配置为基于参考信号，对接收机的每个接收信道执行信道估计；
如图14中所示，装置1400可以进一步包括：
接收校准单元1403，被配置为根据信道估计的结果，校准接收机的天线。
在一个实施例中，信道估计单元1401可以进一步被配置为基于参考信号，对发射机的每个发射信道执行信道估计。
如图14中所示，装置1400可以进一步包括：
发送校准单元1404，被配置为根据信道估计的结果，校准发射机的天线。
图17示出根据本公开的实施例的具有校准的收发机架构的一个示例。如图17中所示，示出适合于该结构的天线校准方法/单元。天线校准仍然能够使用传统实现。
应该注意，用于所提出的架构的天线校准并不限于上述实现，它可以是UE辅助校准或空中校准。图17仅是本公开的一个示例。此外，要理解，讨论上述示例或实施例是为了说明而非限制。本领域的技术人员将理解，在本公开的范围内可以具有许多其它实施例或示例。
例如，图15至17仅示出有关发送和接收的组件的一部分，但并不限于此，为了简单起见，省略组件的其它部分(例如用于数字信号处理的某些模块/单元)。
在一个实施例中，如图14中所示，装置1400可以进一步包括：信令发送单元1405，被配置为向另一个设备发送用于指示在接收机中使用数字波束成形以及在发射机中使用模拟波束成形的信令。
应该理解，包括在装置1300和/或1400中的组件对应于方法1000、1100和1200的操作。因此，上面参考图10、11和12描述的所有操作和特性同样适用于包括在装置1300和/或1400中的组件并且具有类似效果。为了简化，将省略细节。
应该注意，包括在装置1300和/或1400中的组件可以以各种方式(包括软件、硬件、固件、或者其任意组合)来实现。
在一个实施例中，一个或多个单元可以使用软件和/或固件(例如，存储在存储介质上的机器可执行指令)来实现。除了机器可执行指令或替代机器可执行指令，包括在装置1300和/或1400中的部分或全部组件可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑组件来实现。
例如但不限于，可以使用的说明性类型的硬件逻辑组件包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等。
装置1300或1400可以是设备的一部分。但是，并不限于此，例如装置1300或1400可以是网络设备101或终端设备102，在图13和14中省略网络设备101或终端设备102的其它部分，例如发射机和接收机。
从上述实施例中能够看到，数字波束成形用于接收，并且不需要知道发送来自哪个方向；模拟波束成形用于发送，并且可以从接收信道导出发射机波束权重。因此，不仅不需要波束扫描，而且还降低发射机的复杂性，并且能够使用灵活的波束。
实施例的第三方面
在一个实施例中提供一种设备(例如终端设备或网络设备)，并且省略与实施例的第一方面和第二方面中相同的内容。
图18示出适合于实现本发明的实施例的装置1800的简化框图。将理解，设备1800可以被实现为例如网络设备101或终端设备102的至少一部分。
如图所示，设备1800包括通信装置1830和处理装置1850。处理装置1850包括数据处理器(DP)1810、耦合到DP 1810的存储器(MEM)1820。通信装置1830耦合到处理装置1850中的DP 1810。MEM 1820存储程序(PROG)1840。通信装置1830用于与其它设备通信，其它设备可以被实现为用于发送/接收信号的收发机。
在设备1800充当网络设备的某些实施例中，处理装置1850可以被配置为生成指示，通信装置1830可以被配置为与系统签名结合发送该指示。在设备1800充当终端设备的某些其它实施例中，处理装置1850可以被配置为响应于检测到系统签名和指示而进行检测，通信装置1830可以被配置为接收该指示。
例如，存储器1820存储多个指令；以及处理器1810耦合到存储器1820并被配置为执行指令以：在接收信号上实施接收机的数字波束成形；基于接收机的数字波束成形的权重或信道估计信息，计算发射机的模拟波束成形的权重；以及在将要发送的信号上实施发射机的模拟波束成形。
假设PROG 1840包括程序指令，这些程序指令当由关联的DP 1810执行时使得设备1800能够根据本公开的实施例操作，如在此使用方法1000、1100或1200讨论的那样。此处实施例可以通过能够由设备1800的DP 1810执行的计算机软件来实现，或者通过硬件来实现，或者通过软件和硬件的组合来实现。数据处理器1810和MEM 1820的组合可以形成适于实现本公开的各种实施例的处理装置1850。
MEM 1820可以是适合于本地技术环境的任何类型，并且可以使用任何合适的数据存储技术来实现，作为非限制性示例，这些数据存储技术例如包括基于半导体的存储设备、磁存储设备和系统、光存储设备和系统、固定存储器和可移动存储器。尽管在设备1800中仅示出一个MEM，但在设备1800中可以具有数个物理上不同的存储模块。DP 1810可以是适合于本地技术环境的任何类型，并且作为非限制性示例，可以包括以下一项或多项：通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)和基于多核处理器架构的处理器。设备1800可以具有多个处理器，例如专用集成电路芯片，其在时间上从属于使主处理器同步的时钟。
通常，本公开的各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或者其任意组合来实现。某些方面可以以硬件来实现，而其它方面可以以固件或软件来实现，该固件或软件可以由控制器、微处理器或其它计算设备执行。尽管本公开的实施例的各个方面作为框图、流程图或者使用某种其它图形表示被示出和描述，但将理解，作为非限制性示例，在此描述的方框、装置、系统、技术或方法可以以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其它计算设备、或者其某种组合来实现。
举例来说，本公开的实施例可以在机器可执行指令(例如包括在程序模块中的那些机器可执行指令、在目标真实或虚拟处理器上的设备中执行)的一般上下文下描述。通常，程序模块包括执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型的例程、程序、库、对象、类、组件、数据结构等。在各种实施例中，可以根据需要在程序模块之间组合或分离程序模块的功能。用于程序模块的机器可执行指令可以在本地或分布式设备内执行。在分布式设备中，程序模块可以位于本地和远程存储介质两者中。
用于执行本公开的方法的程序代码可以以一种或多种编程语言的任意组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机、或者其它可编程数据处理装置的处理器或控制器，以使得当由处理器或控制器执行时，程序代码使得实现流程图和/或框图中指定的功能/操作。程序代码可以完全地在机器上执行、部分地在机器上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在机器上部分在远程机器上执行、或者完全在远程机器或服务器上执行。
上述程序代码可以包含在机器可读介质上，该机器可读介质可以是可以包含或存储程序的任何有形介质，该程序被指令执行系统、装置或者设备使用或者与其结合使用。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读存储介质。机器可读介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体系统、装置或设备、或者上述的任意合适的组合。
机器可读存储介质的更具体的示例包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机盘、硬盘、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或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、磁存储设备、或者上述的任意合适的组合。
在本公开的上下文中，设备可以在计算机系统可执行指令(例如程序模块、由计算机系统执行)的一般上下文中实现。通常，程序模块可以包括执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、逻辑、数据结构等。设备可以在通过通信网络链接的远程处理设备执行任务的分布式云计算环境中实施。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地和远程计算机系统存储介质两者上。
此外，尽管以特定顺序示出操作，但不应将其理解为需要以示出的特定顺序或者以连续顺序来执行这种操作，或者执行所有所示操作以达到所需结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。同样，尽管在上面的讨论中包含数个具体实现细节，但这些细节不应被解释为对本公开的范围的限制，而是解释为可能特定于特定实施例的特性的描述。在单独实施例的上下文中描述的某些特性还可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特性还可以在多个实施例中单独或以任何合适的子组合来实现。
尽管以特定于结构特性和/或方法动作的语言描述了本公开，但要理解，在所附权利要求中限定的本公开不一定限于上面描述的具体特性或动作。相反，上述具体特性和操作是作为实现权利要求的示例形式被公开的。

Claims (17)

1.一种在设备处的方法(1000，1100)，在所述设备中将要使用波束成形，所述设备包括接收机和发射机，所述方法包括：
在接收信号上实施(1001，1104)所述接收机的数字波束成形；
基于所述接收机的所述数字波束成形的权重或信道估计信息，计算(1002，1105)所述发射机的模拟波束成形的权重；以及
在将要发送的信号上实施(1003，1106)所述发射机的所述模拟波束成形。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，信道互易性用于基于所述接收机的所述数字波束成形的权重或信道估计信息来计算所述发射机的模拟波束成形的所述权重。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
基于所述接收信号，对所述接收机的每个接收信道执行(1102)信道估计；
基于所述信道估计，计算(1103)所述接收机的所述数字波束成形的所述权重。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
基于参考信号，对所述接收机的每个接收信道执行(1201)信道估计；
根据所述信道估计的结果，校准(1202)所述接收机的天线。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
基于参考信号，对所述发射机的每个发射信道执行(1203)信道估计；
根据所述信道估计的结果，校准(1204)所述发射机的天线。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
向另一个设备发送(1101)用于指示在所述接收机中使用所述数字波束成形以及在所述发射机中使用所述模拟波束成形的信令。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述接收机中具有Kr个数字链，在所述发射机中具有Kt个数字链；其中，Kt小于Kr。
8.一种装置(1300，1400)，在所述装置中将要使用波束成形，所述装置包括：
接收波束成形单元(1301)，被配置为在接收信号上实施接收机的数字波束成形；
发送权重计算单元(1302)，被配置为基于所述接收机的所述数字波束成形的权重或信道估计信息，计算发射机的模拟波束成形的权重；以及
发送波束成形单元(1303)，被配置为在将要发送的信号上实施所述发射机的所述模拟波束成形。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述发送权重计算单元(1302)被配置为通过使用信道互易性，基于所述接收机的所述数字波束成形的权重或信道估计信息来计算所述发射机的模拟波束成形的所述权重。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述装置进一步包括：
信道估计单元(1401)，被配置为基于所述接收信号，对所述接收机的每个接收信道执行信道估计；
接收权重计算单元(1402)，被配置为基于所述信道估计，计算所述接收机的所述数字波束成形的所述权重。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述信道估计单元(1401)被进一步配置为基于参考信号，对所述接收机的每个接收信道执行信道估计；
所述装置进一步包括：
接收校准单元(1403)，被配置为根据所述信道估计的结果，校准所述接收机的天线。
12.根据权利要求10所述的装置，其中，所述信道估计单元(1401)被进一步配置为基于参考信号，对所述发射机的每个发射信道执行信道估计；
所述装置进一步包括：
发送校准单元(1404)，被配置为根据所述信道估计的结果，校准所述发射机的天线。
13.根据权利要求8所述的装置，其中，所述装置进一步包括：
信令发送单元(1405)，被配置为向另一个设备发送用于指示在所述接收机中使用所述数字波束成形以及在所述发射机中使用所述模拟波束成形的信令。
14.根据权利要求8所述的装置，其中，在所述接收机中具有Kr个数字链，在所述发射机中具有Kt个数字链；其中，Kt小于Kr。
15.一种设备，在所述设备中将要使用波束成形，所述设备包括接收机和发射机，其中，所述设备进一步包括：
接收波束成形单元(1301)，被配置为在接收信号上实施所述接收机的数字波束成形；
发送权重计算单元(1302)，被配置为基于所述接收机的所述数字波束成形的权重或信道估计信息，计算所述发射机的模拟波束成形的权重；以及
发送波束成形单元(1303)，被配置为在将要发送的信号上实施所述发射机的所述模拟波束成形。
16.一种设备，在所述设备中将要使用波束成形，所述设备包括：
处理器(1810)和存储介质(1820)，所述存储介质包含指令(1840)，所述指令当在所述处理器(1810)上执行时使得所述设备执行根据权利要求1至7中任一项所述的用于发送信息的方法。
17.一种计算机程序产品(1840)，其有形地存储在计算机可读存储介质(1820)上并包括指令，所述指令当在设备的处理器(1810)上执行时使得所述设备执行根据权利要求1至7中任一项所述的用于发送信息的方法。
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