CN111052619B - 电子设备和通信方法 - Google Patents

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Abstract

一种电子设备和通信方法。该电子设备包括处理电路，该处理电路被配置为:确定向至少两个用户设备同时进行信号传输并且用于所述至少两个用户设备的下行发射信号的方向的邻近程度满足预定条件；以及获取基于用于所述至少两个用户设备的下行发射信号的方向而确定的用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量。

Description

电子设备和通信方法
相关申请的交叉引用
本公开要求于2017年9月13日递交的中国专利申请第201710820287.6号的优先权，在此全文引用上述中国专利申请公开的内容以作为本公开的一部分。
技术领域
本公开总地涉及一种电子设备和通信方法，尤其是用于毫米波大规模多天线系统的电子设备和通信方法。
背景技术
作为下一代无线通信(5G)的关键技术之一，大规模多天线(Massive multiple-input multiple-output,Massive MIMO)技术吸引了广泛的关注。随着大规模多天线系统中的天线数量增多，各个信道系数趋于正交，下文把这种性质称为渐近正交性(asymptoticorthogonality)。受益于大规模多天线系统引入的渐近正交性，可以通过低复杂度的线性信号处理算法，有效地提升系统频谱效率和能量效率。在这种系统中，共轭转置(conjugate-transpose)的波束赋形可用来有效地消除来自不同用户设备(Userequipment,UE)的不相关信道的干扰。
大规模多天线系统中的渐近正交性依赖于无线信道所处的复散射环境，在该环境中非视距信道(Non-line-of-sight,NLoS)是主要场景，并且来自于多簇的多径信号的叠加也可以以信道系数服从复高斯分布为条件进行近似建模，因此不同用户设备间的信道相关性很低，这在传统的LTE/LTE-A中的小区通信场景中已经得到广泛应用。
对于毫米波(millimeter-wave,mmWave)、丝米波(decimillimetre-wave)等极高的频段，非视距信道的路径损耗相对较高，所以视距信道(Line-of-sight,LoS) 成为诸如毫米波等极高频段通信中的主要场景。对于现有的分米波、厘米波通信系统，随着技术的发展将引入新的通信场景，例如飞行器通信场景，其中接入点与无人机等空中飞行器之间的无线信道会较少地受到障碍物的遮挡，所以也可视为以视距信道为主的通信场景。而在视距信道的情况下，信道系数不服从复高斯分布，并且不同信道之间存在较强的相关性，因此大规模多天线系统的渐近正交性在毫米波频段通信中的适用性较差。虽然在诸如毫米波等的通信系统中，可以采用混合预编码架构以降低硬件实现复杂度和功耗，但是在混合预编码架构中数字预编码与模拟预编码的联合优化复杂度依然很高，导致在实际应用中开销较大。
发明内容
本公开的目的是提出一种电子设备和通信方法，使得能够进行更低复杂度、更高效的基于传统共轭转置的波束赋形传输。该电子设备和通信方法尤其适用于毫米波通信场景或者飞行器通信场景下的大规模多天线系统。
本公开的一方面涉及一种电子设备，包括处理电路，处理电路被配置为:确定向至少两个用户设备同时进行信号传输并且用于至少两个用户设备的下行发射信号的方向的邻近程度满足预定条件；以及获取基于用于至少两个用户设备的下行发射信号的方向而确定的用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量。
本公开的又一方面涉及一种电子设备，包括处理电路，处理电路被配置为:确定对用于发射波束训练的各发射波束的接收质量；根据具有最优接收质量的发射波束及其相邻发射波束的波束方向来确定用于向该电子设备进行下行波束赋形传输的被激活的天线阵元的数量；以及向发起发射波束训练的另一电子设备反馈所述具有最优接收质量的发射波束和相邻发射波束的序号以及该数量。
本公开的另一方面涉及一种电子设备，包括处理电路，处理电路被配置为:确定对用于发射波束训练的各发射波束的接收质量；针对具有最优接收质量的发射波束，计算从发起发射波束训练的另一电子设备向该电子设备的下行发射信号的发射角；根据该发射角和该具有最优接收质量的发射波束的相邻发射波束的波束方向来确定用于向该电子设备进行下行波束赋形传输的被激活的天线阵元的数量；以及向发起发射波束训练的所述另一电子设备反馈所述发射角、所述具有最优接收质量的发射波束和相邻发射波束的序号以及该数量。
本公开的又一方面涉及一种电子设备，包括处理电路，处理电路被配置为:向另一电子设备发射上行参考信号用于计算上行参考信号的方向；接收下行参考信号，所述下行参考信号是另一电子设备使用根据所述上行参考信号的方向而确定的用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量进行下行波束赋形发送的；以及通过该下行参考信号估计下行信道并向所述另一电子设备反馈噪声功率。
本公开的再一方面涉及一种通信方法，包括:确定向至少两个用户设备同时进行信号传输并且用于至少两个用户设备的下行发射信号的方向的邻近程度满足预定条件；以及获取基于用于至少两个用户设备的下行发射信号的方向而确定的用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量。
本公开的再一方面涉及一种通信方法，包括:确定对用于发射波束训练的各发射波束的接收质量；根据具有最优接收质量的发射波束及其相邻发射波束的波束方向来确定用于向该电子设备进行下行波束赋形传输的被激活的天线阵元的数量；以及向发起发射波束训练的另一电子设备反馈所述具有最优接收质量的发射波束和相邻发射波束的序号以及该数量。
本公开的再一方面涉及一种通信方法，包括：确定对用于发射波束训练的各发射波束的接收质量；针对具有最优接收质量的发射波束，计算从发起发射波束训练的另一电子设备向该电子设备的下行发射信号的发射角；根据该发射角和该具有最优接收质量的发射波束的相邻发射波束的波束方向来确定用于向该电子设备进行下行波束赋形传输的被激活的天线阵元的数量；以及向发起发射波束训练的所述另一电子设备反馈所述发射角、所述具有最优接收质量的发射波束和相邻发射波束的序号以及该数量。
本公开的再一方面涉及一种通信方法，包括：向另一电子设备发射上行参考信号用于计算上行参考信号的方向；接收下行参考信号，所述下行参考信号是另一电子设备使用根据所述上行参考信号的方向而确定的用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量进行下行波束赋形发送的；以及通过该下行参考信号估计下行信道并向所述另一电子设备反馈噪声功率。
本公开的又一方面还涉及一种计算机可读存储介质，上面存储有指令，所述指令在由处理器载入并执行时用于实施前述的通信方法。
本公开的又一方面还涉及一种电子设备，包括处理电路，所述处理电路被配置为:确定至少两个对象设备的邻近程度满足预定条件；以及获取基于所述邻近程度而确定的用于发射波束赋形的无线电波的被激活的天线阵元的数量。
因此，根据本公开的各方面，通过确定激活的天线阵元的数量，能够进行更低复杂度、更高效的基于传统共轭转置的波束赋形。
附图说明
下面结合具体的实施例，并参照附图，对本公开的上述和其它目的和优点做进一步的描述。在附图中，相同的或对应的技术特征或部件将采用相同或对应的附图标记来表示。
图1示出根据本公开的实施例的通信环境的示意性配置；
图2A示出基站到用户设备的下行发射信号的方向的示意图；图2B具体示出了随着天线阵元的数量增加，传统复高斯信道与毫米波视距信道的用户设备间干扰的渐近特性；图2C示出了全部天线阵元中激活一部分天线阵元而关闭其它天线阵元的示意图；
图3示意性示出根据本公开的实施例的控制设备侧的电子设备的框图；
图4示出根据本公开的实施例的通信方法的流程图；
图5示出渐近正交性B(N,φ)随着激活的天线阵元的数量N变化的曲线；
图6A-图7B示出根据本公开的不同实施例的通信过程的示意图；
图8A-图8C示出根据本公开的实施例的电子设备的结构图；
图9A-图9B示意性示出根据本公开的一个实施例的用户设备侧的电子设备的框图和流程图；
图10A-图10B示意性示出根据本公开的另一个实施例的用户设备侧的电子设备的框图和流程图；
图11A-图11B示意性示出根据本公开的又一个实施例的用户设备侧的电子设备的框图和流程图；
图12示出了传统用户调度采用的资源块数目与根据本公开的实施例采用的资源块数目的对比图；
图13A-图13C示出根据本公开的实施例的性能仿真结果；
图14是根据本公开的实施例的控制设备侧电子设备的示意性配置的第一示例的框图；
图15是根据本公开的实施例的控制设备侧电子设备的示意性配置的第二示例的框图；
图16是根据本公开的实施例的智能电话的示意性配置的示例的框图；以及
图17是根据本公开的实施例的汽车导航设备的示意性配置的示例的框图。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本公开的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实施例的所有特征。然而，应该了解，在对实施例进行实施的过程中必须做出很多特定于实施方式的设置，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与设备及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还应当注意，为了避免因不必要的细节而模糊了本公开，在附图中仅仅示出了与至少根据本公开的方案密切相关的处理步骤和/或设备结构，而省略了与本公开关系不大的其他细节。
接下来，按照以下顺序进行描述。
1.根据本公开的实施例的通信环境的示意性配置
图1示出根据本公开的实施例的通信环境的示意性配置。在图1中，小区中的基站101配有大规模多天线系统，其通过共轭转置的波束赋形，例如发射波束105、106 和107，来分别与不同用户设备102、103和104进行通信。如前所述，在非视距信道是主要场景的情况下，信道系数服从复高斯分布，因此不同用户设备间的信道相关性很低并且干扰较小。而在视距信道为主要场景的情况下，信道系数不服从复高斯分布，因此不同用户设备之间的信道相关性很高并且干扰较大。尤其对于其发射波束邻近的用户设备而言干扰更加明显，如图1中的用户设备102和103那样，在采用基于渐近正交性的传统共轭转置波束赋形进行下行传输的情况下，波束105和106会引起用户设备102和103之间的较大干扰，从而大大降低系统频谱效率。因此，需要在例如基站101与用户设备102、103同时进行信号发射的情况下对传统共轭转置波束赋形进行改进，从而提高系统频谱效率。
下面首先以传统分米波频段和毫米波频段通信为例详细说明下行传输模型和信道性质，从而可以更好地理解本公开的接下来的各个方面。应当理解，虽然这里说明了传统分米波频段和毫米波频段的通信，但其仅是示例，而并非限制本公开的应用；实际上，本公开可以应用到各种适当频段的通信。
1.1下行传输模型
为简化模型，假设用户设备如用户设备102和103采用单天线。基站101配置M×1均匀线性天线阵列(Uniformly-spaced linear array,ULA)，天线阵元的间距D为半波长D＝λ/2。记
Figure BDA0002402015470000061
为基站101与两个用户设备102和103的信道向量，接收符号y1,y2可表示为：
Figure BDA0002402015470000062
Figure BDA0002402015470000063
其中s1,s2为发送符号，n1,n2是功率为
Figure BDA0002402015470000064
的加性高斯白噪声符号。采用传统的模拟共轭转置波束赋形，波束赋形向量
Figure BDA0002402015470000065
其中‘*’表示共轭运算。下行平均频谱效率C可由下式计算：
Figure BDA0002402015470000066
对于传统分米波频段的复散射环境信道系数，有渐近正交性如下：
Figure BDA0002402015470000067
基于上式，在传统分米波频段通信中，可以表明当基站101的大规模多天线系统中的天线阵元的数量增多时，用户设备102和103间的干扰
Figure BDA0002402015470000068
可以被逐渐降低。
1.2视距信道性质
在1.1节的下行传输模型的基础上，对于作为毫米波频段中的主要场景的视距信道，假设采用单径空间信道模型，则hi可表示为：
Figure BDA0002402015470000069
其中θi为基站101到达用户设备102和103的下行发射信号的方向(发射角)，其具体示于图2A中并且可理解为例如该发射信号与天线阵列平面的夹角。因此，采用上述传输模型的渐近正交性可以进一步表示为：
Figure BDA00024020154700000610
上式中φ＝cosθi-cosθj反映信道hi与hj的相关程度(correlation)或者说两个用户设备102、103的邻近程度(proximity)。对于邻近用户设备(信道高度相关的用户设备)，θ1→θ2，φ→0引起了严重的用户设备间的干扰
Figure BDA00024020154700000611
即，使用的天线数量越多干扰反而越大，平均频谱效率也会严重降低。
图2B具体示出了发明人通过仿真实现的随着天线阵元的数量增加，传统复高斯信道与毫米波视距信道的用户设备间干扰的渐近特性，其中，横坐标表示天线阵元的数量，纵坐标表示两个用户设备之间的渐近正交性。在图2B中，复高斯信道的条件是每个信道系数服从标准正态分布，并且图中的曲线是1000次仿真的平均值。记
Figure BDA0002402015470000071
图2B中φ＝cos90°-cos85°，从纵坐标0.6开始的曲线表明在传统的复高斯信道环境中
Figure BDA0002402015470000072
随着天线阵元的数量增加而稳定下降，即渐近正交性
Figure BDA0002402015470000073
依然适用，但是效率较低。与传统的复高斯信道环境中不同，对于毫米波视距信道，A(M,φ)为随着M增大而振荡衰减，见从纵坐标1开始的曲线。在右侧的波谷点处，A(M,φ)非常接近0。因此可以考虑基于波谷点处的天线数量M 值来激活天线阵元进行下行波束赋形以提高邻近用户设备的正交性，从而进一步降低用户设备间的干扰。
通过图2B可以看出，对于实际的大规模多天线系统来说，天线阵元的总数量很大，则在波谷点处的M值可能小于天线阵元的总数量，即只开启/激活部分天线阵元并且关闭/去激活其它天线阵元，可以降低干扰并得到最优的频谱效率。借此，可以免去针对多个用户设备的数字预编码操作并且通过去激活特定数量的天线阵元保证用户设备间的干扰被抑制在一定的范围内，从而减小系统的复杂度和运算开销。在物理原理上，这可以理解为当关闭部分天线阵元时，不再存在由于被关闭的天线阵元的发射波束的旁瓣而对其它用户设备造成的影响。但应注意，在特定情况下，M也可能等于天线阵元的总数量，即激活全部天线阵元并且没有关闭天线阵元，例如在图2B中，假设共有256个天线阵元，而与M取256的点对应的渐近性刚好为零。
图2C示出了全部天线阵元中激活一部分天线阵元而关闭其它天线阵元的示意图，其中白色圆圈代表对于用户设备而言激活的天线阵元，其发射下行波束与用户设备通信，而暗色的圆圈代表对于用户设备而言关闭的天线阵元，其不用于发射下行波束。
应当注意，尽管这里是以视距信道为例进行说明，但是应理解对于某些非视距信道也同样适用。特别地，对于非视距信道中存在到用户设备的强反射路径的情况，所获得的效果几乎是相同的。实际上，在毫米波系统中，信道一般只考虑3～5条路径的叠加，其中包含直射路径信号，即视距信道，以及从基站发射经过建筑物反射到达用户设备的非视距信道。而视距信号强度远大于非视距信号强度，因此波束赋形的信号方向会指向直射路径方向。所以在包含视距信道的多径叠加时，可以只考虑视距信道情况，将其发射信号的方向作为波束赋形的主要考虑因素。而在针对不包含视距信道的场景下，例如直射路径被障碍物遮挡的情况，非视距信道是主要场景。此时主要考虑信号最强的反射路径的方向即可。
进一步地，根据上述原理分析，可以理解，本公开的技术方案还可以扩展到涉及波束赋形的非通信系统中，例如相控阵天线雷达系统。在利用波束赋形进行雷达探测的过程中，如果两个探测对象的相互邻近，针对第一探测对象的天线阵列的发射波束的旁瓣会到达第二探测对象从而产生回波并影响对第一探测对象的定位、测距等探测精度。应用本公开的技术方案，例如可以根据雷达初步扫描对两个探测对象进行初步定位以确定邻近程度，如果确定该邻近程度满足预定条件，则关闭/去激活特定数量的天线阵元以对这两个探测对象进行精准探测。
2.根据本公开的在控制设备侧的电子设备的实施例
图3示出根据本公开的实施例的在控制设备侧的电子设备300如基站、雷达塔台的框图。电子设备可以位于各种控制设备或发射装置中。这里所言的控制设备例如是诸如eNB或3GPP的5G通信标准的gNB之类的基站、远程无线电头端、无线接入点等，发射装置例如包括大尺寸的车载发射装置或固定发射装置(例如，无人机管理塔台)。
根据本公开的一个实施例的控制设备侧的电子设备300可以包括例如通信单元301、存储器302和处理电路303。
电子设备300的处理电路303提供电子设备300的各种功能。例如，电子设备 300的处理电路303可以包括邻近程度确定单元304和激活数量获取单元305。邻近程度确定单元304可被配置为确定向至少两个用户设备如102、103同时进行信号传输并且用于所述至少两个用户设备102、103的下行发射信号的方向的邻近程度满足预定条件。
在一个示例中，两个用户设备102、103的邻近程度如前文参照图2A所述的φ＝cosθi-cosθj，其中θi和θj分别为基站101到达用户设备102和103的下行发射信号的发射方向。处理电路303可以预先设定一个阈值(例如根据经验值确定)，当φ＝cosθi-cosθj小于该阈值时，邻近程度确定单元304确定邻近程度满足预定条件。例如，处理电路303可以设定与用户设备102和103的下行发射信号的方向相差5度对应的
Figure BDA0002402015470000081
值作为阈值。发射信号的方向可以是从基站101发射到用户设备102和103 的下行发射信号与天线阵列平面的夹角，也可以是通过其它方式获得用于近似该夹角的角度，如后面第4-1-2节所述。
在另一个示例中，因为在波束赋形传输时，基站101和用户设备102和103均能够知道基站各个发射波束的波束方向，所以也可以直接用波束方向来代替发射角来表示发射信号的方向，来进行前一个示例中阈值的设定。替代地，因为与用于用户设备 102的发射波束邻近的发射波束对该用户设备102形成较大的干扰，所以可以设定邻近2个(左右各1个)、或4个(左右各2个)的波束的序号作为阈值。例如，一旦基站对其它用户设备103使用序号小于或等于该阈值的发射波束，则邻近程度确定单元304确定邻近程度满足预定条件。
在又一个更具体的示例中，还可以使用用户设备102上报的信道信息来反映发射信号的方向的邻近程度。例如，基站101向用户设备102发送用于测量下行信道状态的CSI-RS参考信号，然后用户设备102向基站101提供测量的信道方向信息如预编码矩阵指示PMI、CSI-RS资源指示CRI或波束索引BI(CRI与BI用于反馈用户设备接收到的信号RSRP较强的基站发射波束)。当基站101向至少两个用户设备如102、 103同时进行信号传输时，如果两个用户设备102、103提供的PMI所指示的预编码矩阵相关性大于阈值，或者CRI相同，又或者BI相同，则邻近程度确定单元304确定邻近程度满足预定条件。
在另一个示例中，还可以结合使用发射信号的角度和信干噪比来表示发射信号的方向的邻近程度。具体来说，当基站101向至少两个用户设备如102、103同时进行信号传输时，如果φ＝cosθi-cosθj小于预定阈值时并且两个用户设备102、103提供的SINR均小于预定阈值，则邻近程度确定单元304确定邻近程度满足预定条件。
以上列举了预定条件的一些示例，但是应理解，这些仅是示例而不是要限制预定条件的范围。预定条件可以包括其它示例，比如直接定位两个用户设备的位置并且设定距离的阈值，又比如根据两个用户设备对彼此之间侧链路(sidelink)的信道测量结果并且设定信道质量的阈值。
激活数量获取单元305可被配置为获取基于用于至少两个用户设备102、103的下行发射信号的方向而确定的用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量。如第 1.2节所述，通过选取在波谷点处的值，即只激活一部分天线阵元并且关闭其它天线阵元，可以降低用户设备102、103之间的干扰并得到最优的频谱效率。在特定情况下，也可能激活全部天线阵元并且没有关闭天线阵元。下文将在第4节具体描述确定激活的天线阵元的数量的实施例。
在一个示例中，该电子设备300还包括天线阵列，所述天线阵列被配置为基于处理电路303的控制使用所述数量的天线阵元向两个对象设备定向发射无线电波束。优选地，该电子设备300可实现为雷达装置，用于对两个对象设备进行雷达探测，该电子设备300还包括雷达接收机，被配置为接收两个对象设备反射回来的雷达信号以确定该两个对象设备的定位。
电子设备300的通信单元301(收发机)可以被配置为在处理电路303的控制下与各个用户设备102、103执行通信。
在本公开的实施例中，通信单元301例如可以实现为天线器件、射频电路和部分基带处理电路等通信接口部件。通信单元301用虚线绘出，因为它还可以位于处理电路303内或者位于电子设备300之外。
存储器302可以存储由处理电路303产生的信息，通过通信单元301从各个用户设备102、103接收的信息，用于电子设备300操作的程序、机器代码和数据，以及上述的波束方向的序号等。存储器302用虚线绘出，因为它还可以位于处理电路303内或者位于电子设备300之外。存储器302可以是易失性存储器和/或非易失性存储器。例如，存储器302可以包括，但不限于，随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)以及闪存存储器。
以上描述的各个单元是用于实施本公开中描述的处理的示例性和/或优选的模块。这些模块可以是硬件单元(诸如中央处理器、场可编程门阵列、数字信号处理器或专用集成电路等)和/或软件模块(诸如计算机可读程序)。以上并未详尽地描述用于实施下文描述各个步骤的模块。然而，只要有执行某个处理的步骤，就可以有用于实施同一处理的对应的模块或单元(由硬件和/或软件实施)。通过下文所描述的步骤以及与这些步骤对应的单元的所有组合限定的技术方案都被包括在本公开的公开内容中，只要它们构成的这些技术方案是完整并且可应用的。
此外，由各种单元构成的设备可以作为功能模块被并入到诸如计算机之类的硬件设备中。除了这些功能模块之外，计算机当然可以具有其他硬件或者软件部件。
3.根据本公开的实施例的通信方法
图4示出根据本公开的实施例的用于控制设备侧的电子设备的通信方法的流程图。该通信方法例如可以用于如图3所示的电子设备300。
如图4中所示，在步骤S401中，确定向至少两个用户设备如102、103同时进行信号传输并且用于所述至少两个用户设备102、103的下行发射信号的方向的邻近程度满足预定条件。该步骤可以由图3中描述的电子设备300的处理电路303执行，具体来说，由邻近程度确定单元304执行。
在步骤S402中，获取基于用于至少两个用户设备102、103的下行发射信号的方向而确定的用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量。该步骤可以由图3中描述的电子设备300的处理电路303执行，具体来说，由激活数量获取单元305执行。类似地，通过选取在波谷点处值，即只激活一部分天线阵元并且关闭其它天线阵元，可以降低用户设备102、103之间的干扰并得到最优的频谱效率。
4.根据本公开的实施例的天线阵元数量的确定
下面先描述如何确定发射信号的方向的实施例，然后重点介绍确定激活的天线阵元的数量的实施例。
4-1.发射信号的方向的确定
4-1-1.波束扫描介绍
在大规模多天线系统中，基站和用户设备UE具有支持大规模多天线技术的多个天线阵元。大规模多天线技术的使用使得基站和UE能够利用空域来支持空间复用、波束赋形和发射分集。空间复用一般在信道状况良好时使用。在信道状况不那么有利时，可使用波束赋形来将发射能量集中在一个或多个方向上。为了更好理解发射信号的方向的确定，下面先参照图1和图2A-2C 介绍大规模多天线系统中的波束扫描。
图1中表示从基站101到用户设备102－104的下行链路方向，根据本公开的需要并且为了简明，并未示出从用户设备102－104到基站101的上行链路方向。如图1所示，基站101包括3个下行发射波束，用户设备102－104包括一定数量(例如本实施例中为1 个，但不限于1个，可以为更多个)的下行接收波束，此处为了示出根据本公开的用户设备之间的邻近程度，并未示出用户设备的下行接收波束、用户设备的上行发射波束以及基站的上行接收波束。但应当理解，根据系统需求和设定，基站101的上行接收波束和下行发射波束的覆盖范围以及数量可以相同也可以不同，用户设备也是如此。
在下行波束扫描过程中，例如，基站101的3个下行发射波束中的下行发射波束105利用CSI-RS资源1向用户设备102－104发送下行参考信号CSI-RS1，用户设备102通过至少1个下行接收波束接收该下行参考信号。类似地，用户设备103通过至少1个下行接收波束接收该下行参考信号并且用户设备104通过至少1个下行接收波束接收该下行参考信号。
以这种方式，基站101的3个下行发射波束中的另两个发射波束106、107依次利用CSI-RS资源2、3向用户设备102－104发送下行参考信号CSI-RS2、CSI-RS3，用户设备 102－104分别通过至少1个下行接收波束来接收另两个下行参考信号CSI-RS2、CSI-RS3，即用户设备102－104的下行接收波束共接收来自基站101的3个发射波束上的参考信号。
用户设备102对所接收的3个下行参考信号CSI-RS1、CSI-RS2、和CSI-RS3进行测量(例如测量下行参考信号的接收信号功率(RSRP))，从而确定基站101的下行发射波束中具有最好接收质量的下行发射波束的序号。在图1的示例中，用户设备102确定序号为 105的波束作为其具有最好接收质量的下行发射波束。
类似地，用户设备103对所接收的3个下行参考信号进行测量，从而确定基站101的下行发射波束中具有最好接收质量的下行发射波束的序号，如106。用户设备104对所接收的3个下行参考信号进行测量，从而确定基站101的下行发射波束中具有最好接收质量的下行发射波束的序号，如107。在确定出各自的具有最好接收质量的下行发射波束之后，用户设备102－104可以通过通信协议的信令例如在物理上行数据信道PUSCH上的MAC 层信令或PHY层信令，或者物理上行控制信道PUCCH上的PHY层信令将该信息发送给基站 101，这也可参照下文第5节的描述。
上行波束扫描的过程与下行波束扫描类似，本公开的实施例不对上行波束扫描进行赘述。在完成了下行波束扫描和上行波束扫描过程之后，利用所确定的基站的发射波束和用户设备的最强收发波束来进行接下来的数据和/或控制信号的下行传输。上述通过波束扫描来确定基站和用户设备的发射波束的过程有时也称为波束训练过程。
4-1-2.发射信号的方向的第一示例
在该示例中，根据用于这些用户设备102－104的发射波束的方向来表示用于这些用户设备的下行发射信号的方向。
如第4-1-1节所述，在波束扫描之后，基站101和用户设备102－104都已知用于各个用户设备102－104的发射波束的序号。因为在基站利用该次波束扫描的结果通过下行波束赋形与用户设备通信期间，波束赋形码本例如下文第6节介绍的DFT码本是固定的，由此产生的各个发射波束的指向方向(波束方向)都是相对固定的，因此基站101和用户设备102－104均能够知道各个发射波束的波束方向，所以可以直接用波束方向来表示发射信号的方向θi。
接下来，如第2节所述，处理电路303可以使用如此得到的发射信号的方向θi来确定两个用户设备102、103的邻近程度φ＝cosθi-cosθj。如果该邻近程度φ＝cosθi-cosθj小于预定阈值，则邻近程度确定单元304确定该邻近程度满足预定条件。
替代地，在各个发射波束的指向方向(波束方向)都是相对固定的情况下，波束方向和波束的序号存在对应关系，因此也可以通过波束的序号之间的大小关系表示预定阈值，其具体范围可由基站码本个数及不同码字决定的不同发射波束之间的邻近程度决定，例如±1,2。例如，当用于不同用户设备102、103的波束的序号之间的大小关系低于预定阈值，则邻近程度确定单元304确定该邻近程度满足预定条件。
从以上描述可知，一旦通过波束扫描过程确定了用于用户设备的发射波束的序号，则基站和用户设备双方就可以知道下行波束赋形传输的发射信号的方向。根据发射波束的序号来确定发射信号的方向可以快速地确定发射信号的方向并且然后判断这些发射信号的方向的邻近程度是否满足预定条件。
此外，在该示例中描述的根据发射波束的序号来确定发射信号的方向对额外资源或者操作要求较少，可以广泛地适用于各种情况，例如频分双工FDD和时分双工TDD。
4-1-3.发射信号的方向的第二示例
在上述4-1-2节的第一示例中，根据发射波束的序号来确定发射信号的方向可以快速地确定发射信号的方向。但是因为用户设备可能位于发射波束覆盖的范围内的不同位置，所以基站到用户设备的发射信号的方向实际上可能与发射波束的波束方向存在一定的偏差，从而影响发射信号的方向的确定的准确性。
因此，在本示例中，为了提高发射信号的方向的确定的准确性，在第4-1-2节的基础上，本发明人提出根据从基站101向用户设备102－104的下行发射信号的发射角来表示用于这些用户设备的下行发射信号的方向。
具体而言，用户设备例如用户设备102利用其对各个下行发射波束的接收质量，通过插值方法，可以估计出用户设备102所在位置的基站信号发射角。
例如在LoS视距信道的情况下，假设基站101到用户设备102的发射角为α，信道为h(α)，则用户设备102对K个下行发射波束b(θk),k＝1,…K的接收质量分别为：
Figure BDA0002402015470000141
接收质量例如通过测量下行参考信号的接收信号功率(例如RSRP)来获得。通过如此获得的qk与已知的波束方向θk和天线阵元的数量M，可以根据式(7)将α计算出来。
优选地，通过根据多个qk获得的多个发射角的计算结果取平均，可以使得发射角α的估计更加精确。
优选地，当信道环境较复杂时，通过根据多个qk获得的多个发射角进行线性插值，如多项式插值法，或者进行非线性插值等方法，可估计出更加精确的α。
对于其它用户设备103、104，也可以类似地计算它们各自的发射角。在计算出各自的发射角之后，用户设备102－104可以通过例如物理上行数据信道将发射角发送给基站101，这也可参照下文第5节的描述。
接下来，处理电路303可以使用如此得到的发射角作为下行发射信号的方向θi来确定两个用户设备102、103的邻近程度φ＝cosθi-cosθj。如果该邻近程度φ＝cosθi-cosθj小于预定阈值，则邻近程度确定单元304确定该邻近程度满足预定条件。
对于此处未具体描述的其它方面，可以参照第4-1-2节的第一示例进行理解。
4-1-4.发射信号的方向的第三示例
在前面的第一示例和第二示例中，都要用到第4-1-1节中的作为波束扫描的结果的波束序号来确定发射信号的方向。在本示例中，提出一种更简单的方式，其利用具有互易信道特性的信道来直接根据从用户设备102－104向基站101发射的上行发射信号的方向来确定下行发射信号的方向，而无须利用波束序号。
这里的上行发射信号可以例如是上行参考信号SRS(Sounding ReferenceSignal)。在这种情况下，基站101根据收到的上行参考信号SRS来进行上行信道估计，从而获得从用户设备102－104向基站101发射的上行发射信号的到达角，即上行发射信号的方向与天线阵列平面的夹角。从而，因为信道具有互易性，可以直接根据该到达角确定下行发射信号的发射角，作为下行发射信号的方向。
接下来，如第2节所述，处理电路303可以使用如此得到的发射信号的方向θi来确定两个用户设备102、103的邻近程度φ＝cosθi-cosθj。如果该邻近程度φ＝cosθi-cosθj小于预定阈值，则邻近程度确定单元304确定该邻近程度满足预定条件。
从以上描述可知，本示例不利用通过波束扫描过程确定的用于用户设备的发射波束的序号，因此也避免了基站到用户设备的发射信号的方向与发射波束的波束方向之间存在的偏差。在本示例中，利用了信道互易特性，直接根据上行发射信号的方向来确定下行发射信号的方向，也可以快速且准确地确定下行发射信号的方向并且然后判断这些发射信号的方向的邻近程度是否满足预定条件。
在该示例中，上行参考信号被选取为SRS，但这仅是示例而不是限制本公开的范围。应当理解，其它上行参考信号例如DM-RS也可以被用来实现信道估计来确定上行发射信号的方向。
这个示例的确定发射信号的方向的准确度取决于通过上行参考信号进行信道估计从而确定上行发射信号的方向的准确度。已经知道有很多方法用于确定上行发射信号的到达角，例如传统的ESPRIT(借助旋转不变技术估计信号参数)、MUSIC(基于矩阵特征空间分解)算法，也有基于压缩感知的信号到达角估计方法，等等。
对于此处未具体描述的其它方面，可以参照第4-1-2节的第一示例进行理解。
这些都是确定下行发射信号的方向的示例，而并非限制本公开的范围。在确定了下行发射信号的方向并且然后判断这些发射信号的方向的邻近程度满足预定条件的情况下，激活数量获取单元305就可以获取基于用于至少两个用户设备102、103的下行发射信号的方向而确定的大规模多天线系统中用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量。下面对此进行详细说明。
4-2.天线阵元的数量的确定示例1
在该示例中，激活数量获取单元305基于用于至少两个用户设备102、103的下行发射信号的方向来确定用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量。
假设天线阵元的总数量为M，记bi为用于第i个用户设备的在激活N根天线的情况下的下行波束赋形向量，如下：
Figure BDA0002402015470000151
其中，
Figure BDA0002402015470000161
为功率归一化因子，01×(M-N)为1×(M－N)维的零向量，表明索引为N≤m≤M-1 的向量元素取零。
把上式(8)的波束赋形向量代入前面的式(3)得到平均频谱效率为：
Figure BDA0002402015470000162
其中A(N,φ)2代表用户设备102、103之间的干扰，
Figure BDA0002402015470000163
代表波束赋形后的噪声功率。如果要使平均频谱效率C最大，则需要使分母
Figure BDA0002402015470000164
最小。因此，如下式(10)那样，通过选取最优天线阵元的数量Nopt使分母
Figure BDA0002402015470000165
最小，也就是使平均频谱效率C最大。
Figure BDA0002402015470000166
在特别示例中，在高信噪比环境下，噪声功率较小可以忽略不计，因此可以主要考虑用户设备之间的干扰问题。在这种情况下，上式(10)可近似为次最优解，通过选取Nsub-opt使得用户设备之间的干扰A(N,φ)2最小化，由此得到下式：
Figure BDA0002402015470000167
如前面第1.2节所述，
Figure BDA0002402015470000168
在本节中，对于A(N,φ)2而言，因为分母中的常数
Figure BDA0002402015470000169
不影响结果，所以在计算中可以忽略。为了进一步简化，可以忽略线性因子N。在这种情况下，上式(11)可近一步简化为：
Figure BDA00024020154700001610
针对B(N,φ)可以采用传统穷搜方法得到，也就是说，对于激活的天线阵元的数量N从天线阵元的总数量M到1递减地搜索来确定用于进行下行波束赋形的Nsub-opt。
通过预先设定阈值η，得到Nsub-opt候选集为：
Figure BDA00024020154700001611
最终的Nsub-opt与Nopt可由以下候选集合中得到：
Figure BDA00024020154700001612
Figure BDA0002402015470000171
4-3.天线阵元的数量的确定示例2
在第4-2节的示例1中，通过传统穷搜方法得到Nopt的复杂度为O(M)，可见随着天线阵元的数量M增加，复杂度非常高，这对于处理电路303或者激活数量获取单元305的负担非常大并且可能导致计算时间不正当地延长，不利于通信系统效率的提升。
在这种情况下，如果对结果要求不是特别严格，则可以直接采用第一次搜索到的使 B(N,φ)小于设定阈值η的被激活的天线阵元的数量Nsub-opt，来用于下行波束赋形，而不是再从通过多次搜索而得到的最终集合中选取使B(N,φ)最小的Nsub-opt。这是一种可以降低复杂度的方式，但是其可能无法获得使B(N,φ)最小的Nsub-opt。
为了既能降低复杂度又能获得使B(N,φ)最小的Nsub-opt，本发明人进行了深入的工作。具体而言，发明人通过仿真发现渐近正交性B(N,φ)是随着被激活的天线阵元的数量N而变化的准周期序列，对于本示例中的条件而言，天线阵元的间距D为半波长D＝λ/2，因此周期T近似为
Figure BDA0002402015470000172
当
Figure BDA0002402015470000173
接近于整数时，渐近正交性B(N,φ)非常接近0。图5示出渐近正交性B(N,φ)随着激活天线阵元的数量N变化的曲线。
根据B(N,φ)的这个特性，本发明人提出通过从天线阵元的总数量M开始周期性地搜索来确定用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量Nsub-opt。举例来说，当第一次搜索到使 B(N,φ)小于设定阈值η的被激活的天线阵元的第一数量Nsub-opt时，不再从该第一数量Nsub-opt继续递减地搜索使B(N,φ)小于阈值η的被激活的天线阵元的数量，而是通过使该第一数量 Nsub-opt减去该周期来获得新的N值，在该N值附近进行搜索来获得使B(N,φ)小于阈值η的被激活的天线阵元的第二数量Nsub-opt，以次类推，直至搜索到全部的使B(N,φ)小于阈值η的被激活的天线阵元的数量Nsub-opt，作为上述集合。
因此可取的Nsub-opt候选集为准周期性分布，其搜寻复杂度为
Figure BDA0002402015470000174
对于邻近的用户设备102、103，
Figure BDA0002402015470000175
较小，搜寻复杂度会大大降低。
在该示例中，所述周期T近似为
Figure BDA0002402015470000176
搜索的周期T是根据用于与
Figure BDA0002402015470000177
相关的这两个用户设备102、103的下行发射信号的方向来确定的，使得所述发射信号的方向越接近，用于搜索的周期越大。例如，对于天线阵元的间距D，周期T的更一般性表达为
Figure BDA0002402015470000178
预定阈值η可以根据经验值来确定，也可以通过图5的仿真结果来确定。不同的预定阈值η的确定将导致所述集合内的Nsub-opt的候选值的数量不同。
4-4.天线阵元的数量的确定示例3
在前面的确定示例1和确定示例2中，被激活的天线阵元的数量都是实时计算得到的。尽管我们已经通过仿真得出了降低复杂度的方法，但还是产生实时的计算资源和时间的开销。
在该示例3中，提出一种通过预先的静态配置来避免实时的计算资源和时间的开销的方法。
具体而言，波束赋形码本例如DFT码本是固定的，由此基站产生的各个发射波束的指向方向(波束方向)都是相对固定的，因此基站101和用户设备102－104均能够知道各个发射波束的波束方向。
既然事先能够知道代表下行发射信号的方向的波束方向，那么直接使用确定示例1 和确定示例2中的计算算法，可以预先逐个计算所述波束方向和激活的天线阵元的数量之间的对应关系。
因此，在该确定示例3中，预先把所有下行发射波束的方向与根据所有下行发射波束的方向而计算出的被激活的天线阵元的相应数目相关联地存储，例如以表格形式存储，以用于针对用户设备的下行波束赋形。
在实施时，如第4-1-2节所述，在波束扫描之后，基站101和用户设备102－104 都已知用于各个用户设备102－104的发射波束的序号。如第2节所述，如果确定邻近程度满足预定条件，则可以直接通过搜索预先存储的表格来确定针对用户设备需要激活的天线阵元的数量。由此可见，在可以用波束方向表示下行发射信号的方向的情况下，该示例通过预先的静态配置避免了耗时的实时计算，从而进一步提高确定激活的天线阵元的数量的效率。
在上述的三个示例中，无论实时计算还是预先配置，激活数量获取单元305需要基于用于至少两个用户设备102、103的下行发射信号的方向来确定用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量。在替代示例中，用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量可以在用户设备中确定，然后激活数量获取单元305通过例如物理上行数据信道获取该数量，这将在下文第5-3和5-4节中详细描述。
5.根据本公开的实施例的通信过程
图6A-6B和图7A-7B是本公开的实施例的通信过程的示意图，用于更详细地理解上述的实施例的实施。
5-1.确定激活的天线阵元的数量的过程的第一示例
图6A是根据本公开的实施例的下行通信过程的示意图，其可以适用于基站101 和用户设备102－104之间的TDD下行通信或FDD下行通信，这里TDD和FDD仅为示例，而并非限制本公开。
下面以FDD下行通信过程为例说明该示例，但应当理解这些说明也同样适用于TDD下行通信过程。
S601至步骤S604对应于附图4中的步骤S401，用于确定向至少两个用户设备如102、 103同时进行信号传输并且用于所述至少两个用户设备102、103的下行发射信号的方向的邻近程度满足预定条件。
在步骤S601中，基于例如包含L个基础DFT码字cl的码本，基站101提供L个下行发射波束用于波束训练。
在步骤S602中，对于每个下行发射波束，用户设备102计算其接收质量Ql，其中包含噪声功率水平的量化值，并选择具有最好接收质量
Figure BDA0002402015470000191
的波束序号lo。
在一个示例中，噪声功率水平可以是参考信号接收功率RSRP的形式，基站101接收到反馈的RSRP值，可以大致估计出用户设备的噪声水平。在另一示例中，噪声功率水平还可以是用户设备通过信道估计而得到的信干噪比SINR的形式。
在步骤S603中，用户设备102向基站101反馈波束训练信息，包含最佳波束序号lo，以及可选地还有对应接收质量
Figure BDA0002402015470000192
噪声功率水平的量化值。类似地，用户设备103向基站反馈波束训练信息，包含最佳波束序号li，以及可选地还有对应接收质量Qli、噪声功率水平的量化值。
在步骤S604中，基站101确定向至少两个用户设备如102、103同时进行信号传输并且用于所述至少两个用户设备102、103的下行发射波束的方向的邻近程度满足预定条件，如第4-1-2节和第2节所述，此处不再赘述。
步骤S605-S606对应于附图4中的步骤S402，用于基于用于至少两个用户设备102、103的下行发射波束的方向来确定用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量。
在步骤S605中，基站101基于从用户设备102、103发送(反馈)的信息，包含至少最佳波束序号lo和邻近波束序号li，来计算用于用户设备102、103的激活的天线阵元的数量Nsub-opt。
优选地，基站101基于从用户设备发送(反馈)的信息，包含最佳波束序号lo和邻近波束序号li以及噪声功率水平的量化值，来计算用户设备102、103的激活的天线阵元的数量Nopt。
在一个示例中，在两个用户设备102、103的噪声功率相同的情况下，对于每个用户设备102、103计算出的激活的天线阵元的数量是相同的。
在另一个示例中，在两个用户设备102、103的噪声功率不相同的情况下，对于每个用户设备102、103计算出的激活的天线阵元的数量可以是不同的。此时可以优化平均频谱效率，即选择其中一个激活的天线阵元的数量，使得下行波束赋形传输的平均频谱效率最大化即可。
在一个优选示例中，对于长期比较稳定的信道环境，可以在用户设备初始接入基站时测量一次噪声功率，之后使用该测量的噪声功率进行计算激活的天线阵元的数量即可，而不再反馈噪声功率水平。仅在信道状态发生变化或者用于这些用户设备的下行发射波束需要切换的情况下才再次计算噪声功率水平，从而可以节省计算和传输资源。
在步骤S606中，基站101激活所确定的数量的天线阵元进行下行的波束赋形。在第6 节中将结合本公开的新型码本的实施例来描述该步骤的更多细节。
在优选示例中，在所有天线阵元中，激活的天线阵元是连续选取的。所有天线阵元中的首尾天线阵元也视为彼此连续的。
如第4-1-2节所述，根据从基站101向用户设备102－104的下行发射波束的序号来表示用于这些用户设备的下行发射信号的方向，可以迅速且广泛地适用各种情景，并因此提高激活的天线阵元的数量确定的简便和适用性。
5-2.确定激活的天线阵元的数量的过程的第二示例
图6B是根据本公开的实施例的下行通信过程的示意图，其可以适用于基站101 和用户设备102－104之间的TDD下行通信或FDD下行通信，这里TDD和FDD仅为示例，而并非限制本公开。下面主要说明与第一示例不同之处，相同之处不再赘述并且可以参照第一示例进行理解。
第二示例与第一示例的主要区别在于增加了步骤S602’。在该步骤S602’中，根据第4-1-3节描述的方法，用户设备例如用户设备102利用其对各个下行发射波束的接收质量，通过插值方法，可以估计出用户设备102所在位置的发射角。
因此，在步骤S603中，用户设备102向基站101反馈波束训练信息，除了包含最佳波束序号lo，以及可选地还有对应接收质量
Figure BDA0002402015470000211
噪声功率水平的量化值之外，还包括用于该用户设备102的发射角。类似地，用户设备103向基站反馈波束训练信息，除了包含最佳波束序号li，以及可选地还有对应接收质量Qli、噪声功率水平的量化值之外，还包括用于该用户设备103的发射角。
在步骤S604中，基站101确定向至少两个用户设备如102、103同时进行信号传输并且用于所述至少两个用户设备102、103的下行发射角的邻近程度满足预定条件，如第4-1-3节和第2节所述，此处不再赘述。
在步骤S605中，基站101基于从用户设备发送(反馈)的信息，至少包含发射角，来计算用户设备102、103的激活的天线阵元的数量Nsub-opt或Nopt。
如第4-1-3节所述，根据从基站101向用户设备102－104的下行发射信号的发射角来表示用于这些用户设备的下行发射信号的方向，可以提高发射信号的方向的确定的准确性并因此提高激活的天线阵元的数量确定的准确性。
5-3.确定激活的天线阵元的数量的过程的第三示例
图6C是根据本公开的实施例的下行通信过程的示意图，其可以适用于基站101 和用户设备102－104之间的TDD下行通信或FDD下行通信，这里TDD和FDD仅为示例，而并非限制本公开。
下面以FDD下行通信过程为例说明该示例，但应当理解这些说明也同样适用于TDD下行通信过程。该示例是第一示例的变型，主要变化在于确定激活的天线阵元的数量 (本示例中的步骤S603)是在用户设备一侧进行的。
步骤S605对应于附图4中的步骤S401，用于确定向至少两个用户设备如102、103同时进行信号传输并且用于所述至少两个用户设备102、103的下行发射信号的方向的邻近程度满足预定条件。步骤S603则对应于附图4中的步骤S402。
在步骤S601中，基于例如包含L个基础DFT码字cl的码本，基站101提供L个下行发射波束用于波束训练。
在步骤S602中，对于每个下行发射波束，用户设备102计算其接收质量Ql，其中包含噪声功率水平的量化值，并选择具有最好接收质量
Figure BDA0002402015470000212
的波束序号lo。
在步骤S603中，用户设备102根据代表下行发射信号的方向的波束方向来计算针对其邻近波束的激活的天线阵元的数量Nopt或Nsub-opt。
在步骤S604中，用户设备102向基站101反馈波束训练信息，包含最佳波束序号lo及其可选的对应接收质量
Figure BDA0002402015470000221
邻近波束序号li以及激活的天线阵元的数量Nopt或Nsub-opt。邻近波束是指与具有最好接收质量的波束靠近的波束，这些波束对用户设备形成较大的干扰，需要通过控制激活的天线阵元的数量进行波束赋形来消除干扰。这里用户设备在接入过程中，可以上报邻近2个(左右各1个)、或4个(左右各2个)的邻近波束，具体数量与基站达成约定即可，关于邻近波束还可参见第4-1-2节的阈值设定。
在步骤S605中，基站101确定邻近用户设备103选择了邻近波束li。
即，基站101确定向至少两个用户设备如102、103同时进行信号传输并且用于所述至少两个用户设备102、103的下行发射波束的方向的邻近程度满足预定条件，如第4-1-2节和第2节所述，此处不再赘述。
在步骤S606中，基站101激活所确定的数量Nopt或Nsub-opt的天线阵元进行下行波束赋形。
5-4.确定激活的天线阵元的数量的过程的第四示例
图6D是根据本公开的实施例的下行通信过程的示意图，其可以适用于基站101 和用户设备102－104之间的TDD下行通信或FDD下行通信。下面主要说明与第三示例不同之处，相同之处不再赘述并且可以参照第三示例进行理解。
该示例还是第二示例的变型，主要变化在于确定激活的天线阵元的数量(该示例的步骤S603)是在用户设备一侧进行的。
第四示例与第三示例的主要区别在于增加了步骤S602’。在该步骤S602’中，根据第4-1-3节描述的方法，用户设备例如用户设备102利用其对各个下行发射波束的接收质量，通过插值方法，可以估计出用户设备102所在位置的发射角。
因此，在步骤S603中，用户设备102根据代表下行发射信号的方向的发射角与邻近波束li的波束方向来计算针对其邻近波束的激活的天线阵元的数量Nopt或Nsub-opt。这个区别是因为每个用户设备如用户设备102只计算自己的发射角而不知道相邻用户设备如用户设备103的发射角，因此该用户设备使用自己的发射角和相邻波束方向，而不能像基站一样使用两个相邻用户设备的发射角进行计算激活的天线阵元的数量。由此可知，第四示例的准确度要低于第二示例。
其余步骤可以参照第三示例进行理解。
5-5.确定激活的天线阵元的数量的过程的第五示例
图7A是根据本公开的实施例的下行通信过程的示意图，其可以适用于基站101 和用户设备102－104之间具有互易信道特性的通信，比如TDD下行通信，这里TDD 是示例而并非限制本公开。
下面以TDD下行通信过程为例说明该示例。
在步骤S701中，用户设备102向基站101发送上行参考信号例如SRS信号用于上行信道估计。类似地，用户设备103向基站101发送上行参考信号例如SRS信号用于上行信道估计。
在步骤S702中，基站101根据上行参考信号估计上行信道并获得用户设备102向基站 101发射的上行发射信号的方向，即信号到达角。类似地，基站101获得用户设备103向基站101发射的上行发射信号的方向。然后基站101直接根据所述到达角来确定下行发射信号的发射角，作为下行发射信号的方向，并且确定用于所述至少两个用户设备102、103 的下行发射波束的方向的邻近程度满足预定条件。详细的描述请参见第4-1-4节，此处不再赘述。
优选地，基站101根据上行参考信号估计上行信道并获得上行的噪声功率。
在步骤S703中，基站101可以根据如此获得的用于用户设备的发射信号的方向来计算激活的天线阵元的数量Nsub-opt。
优选地，基站101可以根据如此获得的用于用户设备的发射信号的方向和噪声功率来计算激活的天线阵元的数量Nopt。因为下行通信的噪声功率可能与上行通信的噪声功率不同，因此数量Nopt可能不是最优的。
在步骤S704中，基站101激活所确定的数量的天线阵元进行波束赋形进行下行数据传输。
在该第五示例中未提及的部分可以参照第一示例进行理解。如第4-1-4节所述，根据从用户设备102、103向基站101的上行发射信号的方向来表示用于这些用户设备的下行发射信号的方向，可以快速且准确地确定下行发射信号的方向，并因此提高激活的天线阵元的数量确定的效率。
5-6.确定激活的天线阵元的数量的过程的第六示例
图7B是根据本公开的实施例的下行通信过程的示意图，其也可以适用于基站101和用户设备102－104之间具有互易信道特性的通信。下面主要说明与第五示例不同之处，相同之处不再赘述并且可以参照第五示例进行理解。
第六示例与第五示例的主要区别在于增加了步骤S705至S708以便基站101计算最优的激活数量Nopt。
在步骤S705中，基站101在步骤S704中发送下行参考信号如CSI-RS的情况下，用户设备102、103估计下行信道，从而获得下行信道状态信息及其噪声功率量化值。
在步骤S706中，用户设备102、103向基站101发送(反馈)更精确的噪声功率量化值以及可能有的其它下行信道状态信息。
在步骤S707中，基站101根据用户设备102、103发送的噪声功率量化值来计算激活的天线阵元的最优数量Nopt。
在步骤S708中，基站101激活所确定的数量Nopt的天线阵元进行下行波束赋形。
如第六示例所述，通过进一步发送波束赋形的下行参考信号，可以获取更精确的下行信道状态信息及下行噪声功率，以使得基站101可以与第五示例相比更准确地计算激活的天线阵元的最优数量Nopt。
6.根据本公开的实施例的码本设计
如前所述，在步骤S606中，基站101激活所确定的数量的天线阵元进行下行波束赋形。本实施例将结合发明人的创新性的设计来对此展开描述。
具体来说，在本实施例中，通过设计新型码本以便于在已有发射架构下实现通过激活所确定数量的天线阵元进行波束赋形。
6-1.传统码本设计
基于码本的波束赋形是在接收端和发送端预设置波束赋形码本，该码本包括多个波束赋形矩阵。接收端首先根据波束扫描过程确定发送端的多个发射波束中接收情况最佳的发射波束，然后将该发射波束的指示信息例如序号、所在的资源反馈给发送端。发送端根据该指示信息选择对应于该发射波束的模拟预编码矩阵进行波束赋形。
举例来说，基站101向用户设备102－104的各发射波束可以通过DFT(DiscreteFourier Transform，离散傅立叶变换)向量来产生，也称为码字，这些DFT向量的集合称为DFT码本。下面以基站侧的下行发射波束为例进行介绍，基站侧的上行接收波束以及用户设备侧的收发波束也可以通过类似的方法产生。
假设在基站侧配备有nt根发射天线，则基站101到用户设备的等效信道可以表示为一个nt×1的向量H。DFT向量u可以表示为：
Figure BDA0002402015470000251
其中，DFT向量u的长度为nt，C表示用于调节波束的宽度和赋形增益的参数，“T”表示转置运算符。
基站到用户设备的等效信道H与DFT向量u相乘可以得到基站的一个发射波束(例如图1中所示的下行发射波束105、106、107中的一个)。
在一个实施例中，该式(14)中的用于调节波束的宽度和赋形增益的参数C可以用两个参数O2、N2的乘积来表示，通过分别调节两个参数O2、N2，可以调整波束的宽度和赋形增益。一般来说，天线的数量nt越大，或者参数C(例如O2、N2的乘积)越大，则所得到的波束的空间指向性越强，但波束宽度一般也越窄。在一个实施例中，可以取O2＝1并且 N2＝1，这样得到的DFT向量u是nt个元素都为1的向量。
6-2.本公开的码本设计
虽然传统DFT码本基于其中每个码字都是DFT向量的DFT码本来用于下行波束赋形与信道匹配，但是传统DFT码本中的码字不包含零元素，因此需要每个天线阵元连接的移相器都旋转一定相位，而无法控制天线阵元是否被激活。
因此，本公开提出一种新型码本，即基于所确定的被激活的天线阵元的数量与全激活的天线波束赋形的码本来确定用于针对所确定数量的天线阵元进行波束赋形的码本。该新型码本包括两个层次，第一层为传统的基础DFT码本，记为
Figure BDA0002402015470000252
其中cl,l＝0,…,L-1为第l个DFT码字。第二层为激活指示码本或矩阵，其结构为：
Figure BDA0002402015470000253
其中M是天线阵元的总数量，Nopt是针对干扰的用户设备102、103计算出的激活的天线阵元的最优数量，激活指示码本用于表明对于例如用户设备102、103而言连接至第Nopt≤m≤M-1个天线阵元的移相器处于关闭状态。而最终生成的波束赋形的码字由第一层DFT码字与第二层激活指示矩阵相乘得到，如下：
bl＝Dcl (16)
采用该新型码本进行波束赋形，因为针对不同的用户设备可以激活不同数量的天线阵元，所以对部分激活天线阵元的波束赋形可以提供更高的实现自由度。
7.根据本公开的实施例的在控制设备侧的电子设备的结构
下面参照图8A-8C说明实现第6-2节中所描述的新型码本设计的电子设备的结构。
已知相控阵天线的混合预编码结构有两种，一种是全连接式的，另一种是子连接式的。在全连接式结构下，每个射频链路都与所有天线阵元相连接。在子连接式结构下，每个射频链路例如连接一部分天线阵元，即每个天线阵元与一个射频链路相连接。
7-1.全连接式结构的示例
图8A示出根据本公开的实施例的电子设备的全连接式结构的示例。除了图3的框图一般性地示出的通信单元301、存储器302和处理电路303，该电子设备还包括：射频链路单元801，每个射频链路单元把数据流传递到移相器802；移相器802，每一移相器用于对接收到的数据流的信号进行波束赋形；开关803，连接于每一移相器802 与每一天线阵元805之间，基于所述处理电路303的控制信号，每个开关803用于控制与该开关对应的天线阵元的激活或去激活；以及天线阵列，天线阵列中的每一个激活的天线阵元805用于把波束赋形后的信号发射。此外，该电子设备还可以包括合路器804，用于对来自各路RF链路单元的信号合并到对应的天线阵元805。
如前所述，在全连接式结构中，每个射频链路单元801与所有天线阵元分别耦接。因此，对于图8A的结构，假设存在与K个用户设备对应的K个RF链路单元801和M 个天线阵元805，则共需要K×M个移相器。由移相器802进行的波束赋形可以例如基于来自处理电路303的与下行发射波束对应的DFT码字来调整接收到的数据流的信号的相位。
在图8A所示的结构中，与传统的全连接式结构不同，还设置有连接在每个移相器802与对应的天线阵元805之间的开关803，这些开关可以是适用于射频链路的各种类型的开关(例如开关二极管)。在本示例中，开关可以与移相器对应，由于共设置有K×M个移相器，所以对应地设置有K×M个开关。开关805可以控制由射频链路单元发送的数据流的信号是否能够被对应的天线阵元发射。例如，当第1个开关803闭合时，由第1个射频链路单元801传送的数据流的信号在经由对应的第1个移相器802进行波束赋形后可以被传递到对应的第1个天线阵元805并由该天线阵元805发射，此时该天线阵元805对于第1个射频链路单元801而言是激活的。当第1个开关803断开时，由第1个射频链路单元801传送的数据流的信号在经由第1个移相器802进行波束赋形后不能被传递到对应的第1个天线阵元805，此时第1个天线阵元805对于第1 个射频链路单元801而言是去激活的。其它开关的操作原理也是类似的。由此，从具体的射频链路单元的角度来看，每个开关可以用于控制与该开关对应的天线阵元的激活或去激活。激活的天线阵元可以发射对应的波束赋形后的信号；去激活的天线阵元不发射对应的波束赋形后的信号。
根据一个示例，开关803对于与该开关对应的天线阵元805的激活或去激活的控制可以基于来自处理电路303的控制信号。处理电路303根据所确定的激活的天线阵元的数量来提供该控制信号，其可以指定激活N个天线阵元(N小于或等于M)，例如第6.2节所述的激活指示矩阵，从而如前面所描述的那样减小用于不同用户设备的波束赋形传输之间的干扰并提升频谱效率。当控制信号指定激活N个天线阵元时，可以对于对应的RF链路单元801闭合N个开关而断开剩余的(M-N)个开关使得对应的被激活的天线阵元是N个连续的天线阵元。在其它示例中，控制信号也可以具体地指定激活哪N个连续的天线阵元。
尽管图8A示出开关803位于相对于移相器802更远离射频链路单元801的位置，但可以理解，在替代性示例中，开关803也可以位于移相器802与射频链路单元801之间。这样的结构的优点是：由于开关803与移相器802逐个对应，所以可以允许针对不同的射频链路单元激活不同数量的天线阵元，从而实现针对不同的用户设备使用不同数量的激活的天线阵元。这在相互干扰的两个用户设备的噪声功率水平不同或者用户设备的数量K>2 时是有益的，这是因为对于不同的用户设备可能得到不同的激活的天线阵元的数量N。例如，当K＝3时，为了减小用户设备1和用户设备2对用于用户设备3的波束赋形传输的干扰，对于用户设备1和用户设备3可能得到激活的天线阵元数量为N1，对于用户设备2和用户设备3可能得到最优激活天线阵元数为N2，并且N1不等于N2。在这种情况下，对于与用户设备1对应的第1个射频链路单元801可以闭合第1组M个开关中的N1个开关，而对于与用户设备2对应的第2个射频链路单元801可以闭合第2组M个开关中的N2个开关，这N1个开关与N2个开关是彼此无关的。
在以上示例中，开关803与移相器802逐个对应。尽管未示出，但是根据本公开的其它优选示例，开关也可以直接与天线阵元逐个对应，即总共有个M开关。图8B示出根据本公开的实施例的电子设备的全连接式结构的优选示例，其中，开关803位于天线阵元 805之前并且在合路器804之后。在该优选示例中，可见开关的数量为M，其显著小于图 8A的示例中的开关数量K×M。因此该优选示例大大降低了全连接式结构的成本。此外，在这种情况下，当第1个开关803闭合时，与对应的第1个天线阵元805耦接的所有射频链路上的信号都可以由该天线阵元805发射；而当该开关闭合时，与对应的第1个天线阵元805耦接的所有射频链路上的信号都不能由该天线阵元805发射。其它开关的操作也类似。在该优选示例中，由于开关的闭合或打开影响与所有用户设备相对应的所有的射频链路单元，所以不能针对每个用户设备来使用不同数量的激活的天线阵元，而只能使用单一的激活天线阵元的数量。例如，对于相互干扰的两个用户设备的噪声功率水平不同或者用户设备的数量K>2时，可以确定一个激活的天线阵元的数量，使得用于这些用户设备的平均频谱效率最优。
根据本公开的一个替代示例，不使用开关803来控制天线阵元805的激活与去激活，而可以通过移相器基于波束赋形的新型码本对接收到的数据流的信号进行波束赋形。对于移相器而言，在一个变型中，采用可以取零的新型移相器，在该变型中，处理电路303根据所确定的激活的天线阵元的数量选择激活指示矩阵，同时选择与相应下行发射波束对应的DFT码字，将DFT码字与激活指示矩阵相乘用于控制新型移相器的相位。在另一个变型中，采用与放大器组合的传统移相器，放大器的幅值可以置零，在该变型中，处理电路303根据所确定的激活的天线阵元的数量选择激活指示矩阵，同时选择与相应下行发射波束对应的DFT码字，将DFT码字与激活指示矩阵相乘用于控制与放大器组合的传统移相器的幅值和相位。其它结构与本节的前述示例相同，不再赘述。该替代示例的优点是允许使用不具有开关的传统的全连接式结构。
7-2.子连接式结构的示例
图8C示出根据本公开的实施例的电子设备的子连接式结构的示例。与图8A的结构类似，除了图3的框图一般性地示出的通信单元301、存储器302和处理电路303，该电子设备还包括：射频链路单元801，每个射频链路单元把数据流传递到移相器802；移相器802，每一移相器用于对接收到的数据流的信号进行波束赋形；开关803，连接于每一移相器802与每一天线阵元805之间，基于所述处理电路303的控制信号，每个开关803用于控制与该开关对应的天线阵元的激活或去激活；以及天线阵列，天线阵列中的每一个激活的天线阵元805用于把波束赋形后的信号发射。此外，该电子设备还可以包括合路器804，用于对来自各路RF链路单元的信号合并到对应的开关803。在另一些示例中，如果移相器和天线阵元的数量相同，则该电子设备也可以不包括合路器。
下文主要描述子连接式结构与全连接式结构的区别，其它未描述的内容可以参照第7-1节进行理解。
如前所述，在子连接式结构中，每个射频链路单元801例如连接M/K个天线阵元，即每个天线阵元805与一个射频链路单元801相连接。因此，对于图8C的结构，假设存在与K个用户设备对应的K个RF链路单元801和M个天线阵元805，则共需要M个移相器。
在本示例中，开关803可以与移相器802对应，由于共设置有M个移相器，所以对应地设置有M个开关。开关805可以控制由射频链路单元801发送的数据流的信号是否能够被对应的天线阵元发射。类似地，开关803对于与该开关对应的天线阵元805 的激活或去激活的控制可以基于来自处理电路303的控制信号。
尽管图8C示出开关803位于相对于移相器802更靠近天线单元805的位置，但可以理解，在替代性示例中，开关803也可以位于移相器802与射频链路单元801之间。无论开关803的位置如何，图8C的子连接式结构都可以获得如下优点：由于开关803总能与移相器802并因此与射频链路单元801对应，所以可以允许对不同的射频链路单元激活不同数量的天线阵元，从而实现针对不同的用户设备使用不同数量的激活的天线阵元。
根据本公开的一个替代示例，不使用开关803来控制天线阵元的激活与去激活，而可以通过移相器基于波束赋形的新型码本对接收到的数据流的信号进行波束赋形，这与第7-1节的描述类似，不再赘述。该替代示例的优点是允许使用不具有开关的传统的子连接式结构。
8.根据本公开的在用户设备侧的电子设备
下面参照图9A-图11B描述用户设备侧的电子设备和通信方法的实施例。
8-1.第一实施例
8-1-1.电子设备的结构
图9A示出根据本公开的实施例的在用户设备侧的电子设备9000如智能手机的框图。
根据第一实施例的电子设备9000可以包括例如通信单元9001、存储器9002和处理电路9003。
电子设备9000的处理电路9003提供电子设备9000的各种功能。例如，电子设备9000的处理电路9003可以包括：波束确定单元9004，天线数量确定单元9005和反馈单元9006。波束确定单元9004可以确定对用于发射波束训练的各发射波束的接收质量，如第5-3节的步骤S602所述。天线数量确定单元9005可以根据具有最优接收质量的发射波束及其相邻发射波束的波束方向来确定用于向该电子设备9000进行下行波束赋形传输的被激活的天线阵元的数量，如第5-3节的步骤S603所述。反馈单元 9006可以向发起发射波束训练的另一电子设备，例如第2节所述电子设备300，反馈所述具有最优接收质量的波束和相邻波束的序号以及该数量，如第5-3节的步骤S604 所述。
电子设备9000的通信单元9001可被配置为在处理电路9003的控制下与前述的电子设备300执行通信。通信单元9001用虚线绘出，因为它还可以位于处理电路9003 内或者位于电子设备9000之外。
存储器9002可以存储由处理电路9003产生的信息，通过通信单元9001从电子设备300接收的信息，用于电子设备9000操作的程序和数据，以及资源分配参数。存储器9002用虚线绘出，因为它还可以位于处理电路9003内或者位于存储器9002之外。存储器9002可以是易失性存储器和/或非易失性存储器。例如，存储器9002可以包括，但不限于，随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)以及闪存存储器。其它未描述的内容可参见第2节理解，此处不再赘述。
8-1-2.电子设备执行的通信方法
图9B示出本公开的用于用户设备侧的电子设备的通信方法的流程图。该通信方法例如可以用于如图9A所示的电子设备9000。
如图9B中所示，在步骤S9007中，确定对用于发射波束训练的各发射波束的接收质量，如第5-3节的步骤S602所述。
在步骤S9008中，根据具有最优接收质量的发射波束及其相邻发射波束的波束方向来确定用于向该电子设备进行下行波束赋形传输的被激活的天线阵元的数量，如第 5-3节的步骤S603所述。
在步骤S9009中，向发起发射波束训练的另一电子设备，例如第2节所述电子设备300，反馈所述具有最优接收质量的波束和相邻波束的序号以及该数量，如第5-3 节的步骤S604所述。
8-2.第二实施例
8-2-1.电子设备的结构
图10A示出根据本公开的实施例的在用户设备侧的电子设备1000如智能手机的框图。
根据第二实施例的电子设备1000可以包括例如通信单元1001、存储器1002和处理电路1003。
电子设备1000的处理电路1003提供电子设备1000的各种功能。例如，电子设备1000的处理电路1003可以包括：波束确定单元1004、发射角计算单元1005、天线数量确定单元1006和反馈单元1007。波束确定单元1004可以确定对用于发射波束训练的各发射波束的接收质量，如第5-3节的步骤S602所述。发射角计算单元1005可以针对具有最优接收质量的发射波束，计算从发起发射波束训练的另一电子设备，例如第2节所述电子设备300，向该电子设备的下行发射信号的发射角，如第5-4节的步骤S602’所述。天线数量确定单元1006可以根据该发射角和该具有最优接收质量的发射波束的相邻发射波束的波束方向来确定用于向该电子设备进行下行波束赋形传输的被激活的天线阵元的数量，如第5-3节的步骤S603所述。反馈单元1007可以向发起发射波束训练的所述另一电子设备反馈所述发射角、所述具有最优接收质量的发射波束和相邻发射波束的序号以及该数量，如第5-3节的步骤S604所述。
电子设备1000的通信单元1001和存储器1002与第一实施例类似，可参见第 8-1-1节理解，此处不再赘述。
8-2-2.电子设备执行的通信方法
图10B示出本公开的用于用户设备侧的电子设备的通信方法的流程图。该通信方法例如可以用于如图10A所示的电子设备1000。
如图10B中所示，在步骤S1008中，确定对用于发射波束训练的各发射波束的接收质量，如第5-3节的步骤S602所述。
在步骤S1009中，针对具有最优接收质量的发射波束，计算从发起发射波束训练的另一电子设备向该电子设备的下行发射信号的发射角，如第5-4节的步骤S602’所述。
在步骤S1010中，根据该发射角和该具有最优接收质量的发射波束的相邻发射波束的波束方向来确定用于向该电子设备进行下行波束赋形传输的被激活的天线阵元的数量，如第5-3节的步骤S603所述。
在步骤S1011中，向发起发射波束训练的所述另一电子设备，例如第2节所述的电子设备300，反馈所述发射角、所述具有最优接收质量的发射波束和相邻发射波束的序号以及该数量，如第5-3节的步骤S604所述。
8-3.第三实施例
8-3-1.电子设备的结构
图11A示出根据本公开的实施例的在用户设备侧的电子设备1100如智能手机的框图。
根据第三实施例的电子设备1100可以包括例如通信单元1101、存储器1102和处理电路1103。
电子设备1100的处理电路1103提供电子设备1100的各种功能。例如，电子设备1100的处理电路1103可以包括：发射单元1104、接收单元1105、估计单元1106 和反馈单元1107。发射单元1104可以向另一电子设备，例如第2节所述的电子设备 300，发射上行参考信号用于计算上行参考信号的方向，如第5-5节的步骤S701所述。接收单元1105可以接收下行参考信号，所述下行参考信号是另一电子设备使用根据所述上行参考信号的方向而确定的用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量进行下行波束赋形发送的，如第5-5节的步骤S702至S704所述。估计单元1106为可选的，可以通过该下行参考信号估计下行信道，如第5-6节的步骤S705所述。反馈单元1107 也是可选的，可以向所述另一电子设备反馈噪声功率，如第5-6节的步骤S706所述。
电子设备1100的通信单元1101和存储器1102与第一实施例类似，可参见第 8-1-1节理解，此处不再赘述。
8-3-2.电子设备执行的通信方法
图11B示出本公开的用于用户设备侧的电子设备的通信方法的流程图。该通信方法例如可以用于如图11A所示的电子设备1100。
如图11B中所示，在步骤S1108中，向另一电子设备，例如第2节所述的电子设备300，发射上行参考信号用于计算上行参考信号的方向，如第5-5节的步骤S701所述。
在步骤S1109中，接收下行参考信号，所述下行参考信号是另一电子设备使用根据所述上行参考信号的方向而确定的用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量进行下行波束赋形发送的，如第5-5节的步骤S702至S704所述。
步骤S1110是可选的，其中，通过该下行参考信号估计下行信道，如第5-6节的步骤S705所述。
步骤S1111是可选的，其中，向所述另一电子设备反馈噪声功率，如第5-6节的步骤S706所述。
9.根据本公开的用户调度
如图1所示，在大规模多天线系统中，不同用户设备之间的信道相关性很高并且干扰较大。
传统的用户调度策略中，为了降低干扰，使互相干扰的用户设备分配在不同的时频资源块内，以避免多用户设备之间的强烈的干扰。
在本公开的实施例中，因为针对所确定数量的天线阵元进行下行波束赋形可以降低用户设备之间的干扰，所以通过调整激活的天线阵元的数量可以把互相干扰的用户设备分配在相同或交叠的时频资源块内。
图12示出了在两个相互干扰的用户设备的情况下传统正交方式的用户调度采用的资源块数目(左)与根据本公开的实施例采用的资源块数目(右)。通过比较可见根据本公开的实施例节省了系统资源，提高了用户调度的自由度。
10.其它实施例
10-1.激活天线阵元的方式
在本公开的实施例中，假定需要激活Nsub-opt个天线阵元，则需要关闭M-Nsub-opt个天线阵元。激活的Nsub-opt个天线阵元可以是M个天线阵元中的前Nsub-opt个天线阵元，或者中间选取的Nsub-opt个天线阵元，也可以是后面的Nsub-opt个天线阵元。
在特别的实施例中，还可以交替地激活M个天线阵元中的奇数序号的天线阵元并关闭偶数序号的天线阵元，反之亦然。
优选地，激活的天线阵元是连续的Nsub-opt个天线阵元，以保证激活的天线阵元仍然具有均匀线性天线阵列ULA信道结构。
10-2.天线阵元的间距
本公开的实施例可以适用于常见的天线阵列，例如均匀线性天线阵列ULA，均匀平面阵列UPA，均匀圆形阵列UCA等。
本公开的实施例可以随天线阵元的间距而变化。优选地，对于均匀天线阵列，即天线阵元的间距D相同，本公开的前述实施例都可以经修改而适用。
例如，在前面的实施例中，假定D＝λ/2进行了描述。
对于其它的间距D，设波长为λ，相应的表达式(5)、(8)和A
Figure BDA00024020154700003410
成为如下形式：
Figure BDA0002402015470000341
Figure BDA0002402015470000342
Figure BDA0002402015470000343
但是确定激活的天线阵元的数量的方法不变，只是针对相同的下行发射信号的方向，第5-3 节中用于搜索的周期变为λ/
Figure BDA0002402015470000344
10-3.多个(＞2)用户设备的干扰
虽然上面以两个相互干扰的用户设备为例描述本公开的实施例，但是本公开的实施例适用于相互干扰的用户设备的数量K＞2的情况。
在该实施例中，针对第i个用户设备，基站101需要计算其激活的天线阵元的数量
Figure BDA0002402015470000345
针对该用户设备的邻近用户设备与该用户设备组成的对存在不同的φij＝cosθi-cosθj,1≤i≠j≤K。由于存在多个邻近用户设备对，所以在实际实现时对于干扰第i个用户设备的不同用户设备对而言激活的天线阵元的数量也是不一样的，并且需要从每个用户数据流到天线阵元的移相器均由独立的开关控制。
对于各个用户设备重复上述过程，得到不同的激活数量的集合：
Figure BDA0002402015470000346
其中
Figure BDA0002402015470000347
为针对第i个用户设备与j个用户设备确定的激活数量的集合。
然后从该集合
Figure BDA0002402015470000348
中选取针对不同用户设备的激活数量，使得平均频谱效率最大即可：
Figure BDA0002402015470000349
11.根据本公开的实施例的仿真
为了评估根据本公开的实施例的电子设备和通信方法的性能，发明人对本公开的实施例与传统共轭转置的波束赋形传输进行了如下的对比实验。
考虑单小区系统，相互干扰的用户设备的数量为K＝2，其下行发射角之差Δθ＝|θ1-θ2|表明用户设备的接近程度。基站采用Mt＝128个天线阵元，用户设备端采用Mr＝16个天线阵元。由于用户设备端也采用多天线进行传输，因此用户设备端可以通过多个接收波束，使得下行波束赋形后的噪声功率与用户设备间的干扰相比进一步降低。
在此情况下式(10)成为：
Figure BDA0002402015470000351
采用波束赋形前归一化信噪比
Figure BDA0002402015470000352
对比结果如图13A-13C所示。
图13A示出了在不同的固定发射角之差的情况下，传统共轭转置的波束赋形与本公开的实施例的平均下行频谱效率对比。可见本公开的实施例采用Nopt与Nsub-opt个天线阵元进行部分激活波束赋形得到下行平均频谱效率均大于传统方案，尤其在Δθ较小时，对平均频谱效率的提升更加显著。
图13B示出了在固定的发射角之差Δθ＝2°时，不同SNR的情况下传统共轭转置的波束赋形与本公开的实施例的性能对比。可见本公开的实施例在不同SNR时，均能获得较显著的下行平均频谱效率的提升。
图13C示出了在3D-MIMO场景下，基站采用64×64平面阵列的情况下传统共轭转置的波束赋形与本公开的实施例的性能对比图。本公开的实施例仍能获得性能增益。尤其当信噪比较高时，增益更为显著。
12.本公开的应用示例
本公开内容的技术能够应用于各种产品。
例如，用户侧电子设备9000、1000和1100可以被实现为移动终端(诸如智能电话、平板个人计算机(PC)、笔记本式PC、便携式游戏终端、便携式/加密狗型移动路由器和数字摄像装置)或者车载终端(诸如汽车导航设备)。用户侧电子设备还可以被实现为执行机器对机器(M2M)通信的终端(也称为机器类型通信(MTC)终端)。此外，用户侧电子设备可以为安装在上述终端中的每个终端上的无线通信模块(诸如包括单个晶片的集成电路模块)。
例如，控制设备侧电子设备300可以被实现为任何类型的基站，优选地，诸如 3GPP的5G通信标准新无线电(New Radio，NR)接入技术中的宏gNB和小gNB。小 gNB可以为覆盖比宏小区小的小区的gNB，诸如微微gNB、微gNB和家庭(毫微微)gNB。代替地，控制设备可以被实现为任何其他类型的基站，诸如NodeB和基站收发台(BTS)。控制设备可以包括：被配置为控制无线通信的主体(也称为基站设备)以及设置在与主体不同的地方的一个或多个远程无线头端(RRH)。
12-1.关于控制设备侧电子设备的应用示例
(第一应用示例)
应理解，本公开中的基站一词具有其通常含义的全部广度，并且至少包括被用于作为无线通信系统或无线电系统的一部分以便于通信的无线通信站。基站的例子可以例如是但不限于以下：基站可以是GSM系统中的基站收发信机(BTS)和基站控制器 (BSC)中的一者或两者，可以是WCDMA系统中的无线电网络控制器(RNC)和NodeB 中的一者或两者，可以是LTE和LTE-Advanced系统中的eNB，或者可以是未来通信系统中对应的网络节点(例如可能在5G通信系统中出现的gNB，等等)。在D2D、M2M以及V2V通信场景下，也可以将对通信具有控制功能的逻辑实体称为基站。在认知无线电通信场景下，还可以将起频谱协调作用的逻辑实体称为基站。
图14是示出可以应用本公开内容的技术的控制设备侧电子设备300的示意性配置的第一示例的框图。其中，电子设备300被示出为gNB 800。其中，gNB 800包括多个天线810以及基站设备820。基站设备820和每个天线810可以经由RF线缆彼此连接。
天线810中的每一个均包括多个天线元件(诸如包括在多输入多输出(MIMO)天线中的多个天线阵元)，并且用于基站设备820发送和接收无线信号。如图14所示， gNB 800可以包括多个天线810。例如，多个天线810可以与gNB 800使用的多个频带兼容。图14示出其中gNB 800包括多个天线810的示例，这些天线810可以被用来实现本公开的实施例所述的大规模多天线系统。
基站设备820包括控制器821、存储器822、网络接口823以及无线通信接口825。
控制器821可以为例如CPU或DSP，并且操作基站设备820的较高层的各种功能。例如，控制器821可以包括上面所述的处理电路300，按照上面描述的方法来确定激活的天线阵元的数量，或者控制电子设备300的各个部件。例如，控制器821根据由无线通信接口825处理的信号中的数据来生成数据分组，并经由网络接口823来传递所生成的分组。控制器821可以对来自多个基带处理器的数据进行捆绑以生成捆绑分组，并传递所生成的捆绑分组。控制器821可以具有执行如下控制的逻辑功能：该控制诸如为无线资源控制、无线承载控制、移动性管理、接纳控制和调度。该控制可以结合附近的gNB或核心网节点来执行。存储器822包括RAM和ROM，并且存储由控制器821执行的程序和各种类型的控制数据(诸如终端列表、传输功率数据以及调度数据)。
网络接口823为用于将基站设备820连接至核心网824的通信接口。控制器821 可以经由网络接口823而与核心网节点或另外的gNB进行通信。在此情况下，gNB 800 与核心网节点或其他gNB可以通过逻辑接口(诸如S1接口和X2接口)而彼此连接。网络接口823还可以为有线通信接口或用于无线回程线路的无线通信接口。如果网络接口823为无线通信接口，则与由无线通信接口825使用的频带相比，网络接口823 可以使用较高频带用于无线通信。
无线通信接口825支持任何蜂窝通信方案(诸如长期演进(LTE)和LTE-先进)，并且经由天线810来提供到位于gNB 800的小区中的终端的无线连接。无线通信接口 825通常可以包括例如基带(BB)处理器826和RF电路827。BB处理器826可以执行例如编码/解码、调制/解调以及复用/解复用，并且执行层(例如L1、介质访问控制 (MAC)、无线链路控制(RLC)和分组数据汇聚协议(PDCP))的各种类型的信号处理。代替控制器821，BB处理器826可以具有上述逻辑功能的一部分或全部。BB处理器826可以为存储通信控制程序的存储器，或者为包括被配置为执行程序的处理器和相关电路的模块。更新程序可以使BB处理器826的功能改变。该模块可以为插入到基站设备820的槽中的卡或刀片。可替代地，该模块也可以为安装在卡或刀片上的芯片。同时，RF电路827可以包括例如混频器、滤波器和放大器，并且经由天线810来传送和接收无线信号。
如图14所示，无线通信接口825可以包括多个BB处理器826。例如，多个BB 处理器826可以与gNB 800使用的多个频带兼容。如图14所示，无线通信接口825 可以包括多个RF电路827。例如，多个RF电路827可以与多个天线元件兼容。虽然图14示出其中无线通信接口825包括多个BB处理器826和多个RF电路827的示例，但是无线通信接口825也可以包括单个BB处理器826或单个RF电路827。
在图14中示出的gNB 800中，参考图3描述的处理电路303中包括的一个或多个组件(邻近程度确定单元304和激活数量获取单元305)可被实现在无线通信接口 825中。可替代地，这些组件中的至少一部分可被实现在控制器821中。例如，gNB 800 包含无线通信接口825的一部分(例如，BB处理器826)或者整体，和/或包括控制器821的模块，并且一个或多个组件可被实现在模块中。在这种情况下，模块可以存储用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序(换言之，用于允许处理器执行一个或多个组件的操作的程序)，并且可以执行该程序。作为另一个示例，用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序可被安装在gNB 800中，并且无线通信接口825 (例如，BB处理器826)和/或控制器821可以执行该程序。如上所述，作为包括一个或多个组件的装置，gNB 800、基站装置820或模块可被提供，并且用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序可被提供。另外，将程序记录在其中的可读介质可被提供。
另外，在图14中示出的gNB 800中，参考图3描述的通信单元301可被实现在无线通信接口825(例如，RF电路827)中。另外，通信单元301可被实现在控制器 821和/或网络接口823中。
(第二应用示例)
图15是示出可以应用本公开内容的技术的控制设备侧电子设备300的示意性配置的第二示例的框图。控制设备可以包括例如电子设备300以用于下行传输。其中，电子设备300被示出为gNB 830。gNB 830包括一个或多个天线840、基站设备850和 RRH 860。RRH 860和每个天线840可以经由RF线缆而彼此连接。基站设备850和RRH 860可以经由诸如光纤线缆的高速线路而彼此连接。
天线840中的每一个均包括单个或多个天线元件(诸如包括在MIMO天线中的多个天线元件)并且用于RRH 860发送和接收无线信号。如图15所示，gNB 830可以包括多个天线840。例如，多个天线840可以与gNB 830使用的多个频带兼容。图15示出其中gNB 830包括多个天线840的示例，这些天线840可以被用来实现本公开的实施例所述的大规模多天线系统。
基站设备850包括控制器851、存储器852、网络接口853、无线通信接口855 以及连接接口857。控制器851、存储器852和网络接口853与参照图14描述的控制器821、存储器822和网络接口823相同。
无线通信接口855支持任何蜂窝通信方案(诸如LTE和LTE-先进)，并且经由 RRH860和天线840来提供到位于与RRH 860对应的扇区中的终端的无线通信。无线通信接口855通常可以包括例如BB处理器856。除了BB处理器856经由连接接口857 连接到RRH 860的RF电路864之外，BB处理器856与参照图14描述的BB处理器826 相同。如图15所示，无线通信接口855可以包括多个BB处理器856。例如，多个BB 处理器856可以与gNB 830使用的多个频带兼容。虽然图15示出其中无线通信接口 855包括多个BB处理器856的示例，但是无线通信接口855也可以包括单个BB处理器856。
连接接口857为用于将基站设备850(无线通信接口855)连接至RRH 860的接口。连接接口857还可以为用于将基站设备850(无线通信接口855)连接至RRH 860 的上述高速线路中的通信的通信模块。
RRH 860包括连接接口861和无线通信接口863。
连接接口861为用于将RRH 860(无线通信接口863)连接至基站设备850的接口。连接接口861还可以为用于上述高速线路中的通信的通信模块。
无线通信接口863经由天线840来传送和接收无线信号。无线通信接口863通常可以包括例如RF电路864。RF电路864可以包括例如混频器、滤波器和放大器，并且经由天线840来传送和接收无线信号。如图15所示，无线通信接口863可以包括多个RF电路864。例如，多个RF电路864可以支持多个天线元件。虽然图15示出其中无线通信接口863包括多个RF电路864的示例，但是无线通信接口863也可以包括单个RF电路864。
在图15中示出的gNB 830中，参考图3描述的处理电路303中包括的一个或多个组件(邻近程度确定单元304和激活数量获取单元305)可被实现在无线通信接口 855中。可替代地，这些组件中的至少一部分可被实现在控制器851中。例如，gNB 830 包含无线通信接口855的一部分(例如，BB处理器856)或者整体，和/或包括控制器851的模块，并且一个或多个组件可被实现在模块中。在这种情况下，模块可以存储用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序(换言之，用于允许处理器执行一个或多个组件的操作的程序)，并且可以执行该程序。作为另一个示例，用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序可被安装在gNB 830中，并且无线通信接口855 (例如，BB处理器856)和/或控制器851可以执行该程序。如上所述，作为包括一个或多个组件的装置，gNB 830、基站装置850或模块可被提供，并且用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序可被提供。另外，将程序记录在其中的可读介质可被提供。
另外，在图15中示出的gNB 830中，参考图3描述的通信单元301可被实现在无线通信接口855(例如，BB电路856)中。另外，通信单元301可被实现在控制器 851和/或网络接口853中。
12-2.关于用户侧电子设备的应用示例
(第一应用示例)
图16是示出可以应用本公开内容的技术的智能电话900的示意性配置的示例的框图。智能电话900包括处理器901、存储器902、存储装置903、外部连接接口904、摄像装置906、传感器907、麦克风908、输入设备909、显示设备910、扬声器911、无线通信接口912、一个或多个天线开关915、一个或多个天线916、总线917、电池 918以及辅助控制器919。
处理器901可以为例如CPU或片上系统(SoC)，并且控制智能电话900的应用层和另外层的功能。存储器902包括RAM和ROM，并且存储数据和由处理器901执行的程序。存储装置903可以包括存储介质，诸如半导体存储器和硬盘。外部连接接口 904为用于将外部装置(诸如存储卡和通用串行总线(USB)装置)连接至智能电话 900的接口。
摄像装置906包括图像传感器(诸如电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS))，并且生成捕获图像。传感器907可以包括一组传感器，诸如测量传感器、陀螺仪传感器、地磁传感器和加速度传感器。麦克风908将输入到智能电话900 的声音转换为音频信号。输入设备909包括例如被配置为检测显示设备910的屏幕上的触摸的触摸传感器、小键盘、键盘、按钮或开关，并且接收从用户输入的操作或信息。显示设备910包括屏幕(诸如液晶显示器(LCD)和有机发光二极管(OLED)显示器)，并且显示智能电话900的输出图像。扬声器911将从智能电话900输出的音频信号转换为声音。
无线通信接口912支持任何蜂窝通信方案(诸如LTE和LTE-先进)，并且执行无线通信。无线通信接口912通常可以包括例如BB处理器913和RF电路914。BB处理器913可以执行例如编码/解码、调制/解调以及复用/解复用，并且执行用于无线通信的各种类型的信号处理。同时，RF电路914可以包括例如混频器、滤波器和放大器，并且经由天线916来传送和接收无线信号。无线通信接口912可以为其上集成有 BB处理器913和RF电路914的一个芯片模块。如图16所示，无线通信接口912可以包括多个BB处理器913和多个RF电路914。虽然图16示出其中无线通信接口912包括多个BB处理器913和多个RF电路914的示例，但是无线通信接口912也可以包括单个BB处理器913或单个RF电路914。
此外，除了蜂窝通信方案之外，无线通信接口912可以支持另外类型的无线通信方案，诸如短距离无线通信方案、近场通信方案和无线局域网(LAN)方案。在此情况下，无线通信接口912可以包括针对每种无线通信方案的BB处理器913和RF电路914。
天线开关915中的每一个在包括在无线通信接口912中的多个电路(例如用于不同的无线通信方案的电路)之间切换天线916的连接目的地。
天线916中的每一个均包括单个或多个天线元件(诸如包括在MIMO天线中的多个天线阵元)，并且用于无线通信接口912传送和接收无线信号。如图16所示，智能电话900可以包括多个天线916。虽然图16示出其中智能电话900包括多个天线 916的示例，但是智能电话900也可以包括单个天线916。
此外，智能电话900可以包括针对每种无线通信方案的天线916。在此情况下，天线开关915可以从智能电话900的配置中省略。
总线917将处理器901、存储器902、存储装置903、外部连接接口904、摄像装置906、传感器907、麦克风908、输入设备909、显示设备910、扬声器911、无线通信接口912以及辅助控制器919彼此连接。电池918经由馈线向图16所示的智能电话900的各个块提供电力，馈线在图中被部分地示为虚线。辅助控制器919例如在睡眠模式下操作智能电话900的最小必需功能。
在图16中示出的智能电话900中，参考图9A、10A和11A描述的处理电路9003、 1003和1103中包括的一个或多个组件可被实现在无线通信接口912中。可替代地，这些组件中的至少一部分可被实现在处理器901或者辅助控制器919中。作为一个示例，智能电话900包含无线通信接口912的一部分(例如，BB处理器913)或者整体，和/或包括处理器901和/或辅助控制器919的模块，并且一个或多个组件可被实现在该模块中。在这种情况下，该模块可以存储允许处理起一个或多个组件的作用的程序 (换言之，用于允许处理器执行一个或多个组件的操作的程序)，并且可以执行该程序。作为另一个示例，用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序可被安装在智能电话900中，并且无线通信接口912(例如，BB处理器913)、处理器901和/或辅助控制器919可以执行该程序。如上所述，作为包括一个或多个组件的装置，智能电话900或者模块可被提供，并且用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序可被提供。另外，将程序记录在其中的可读介质可被提供。
另外，在图16中示出的智能电话900中，例如，参考图9A、10A和11A描述的通信单元9001、1001和1101可被实现在无线通信接口912(例如，RF电路914)中。
(第二应用示例)
图17是示出可以应用本公开内容的技术的汽车导航设备920的示意性配置的示例的框图。汽车导航设备920包括处理器921、存储器922、全球定位系统(GPS)模块924、传感器925、数据接口926、内容播放器927、存储介质接口928、输入设备 929、显示设备930、扬声器931、无线通信接口933、一个或多个天线开关936、一个或多个天线937以及电池938。
处理器921可以为例如CPU或SoC，并且控制汽车导航设备920的导航功能和另外的功能。存储器922包括RAM和ROM，并且存储数据和由处理器921执行的程序。
GPS模块924使用从GPS卫星接收的GPS信号来测量汽车导航设备920的位置(诸如纬度、经度和高度)。传感器925可以包括一组传感器，诸如陀螺仪传感器、地磁传感器和空气压力传感器。数据接口926经由未示出的终端而连接到例如车载网络941，并且获取由车辆生成的数据(诸如车速数据)。
内容播放器927再现存储在存储介质(诸如CD和DVD)中的内容，该存储介质被插入到存储介质接口928中。输入设备929包括例如被配置为检测显示设备930的屏幕上的触摸的触摸传感器、按钮或开关，并且接收从用户输入的操作或信息。显示设备930包括诸如LCD或OLED显示器的屏幕，并且显示导航功能的图像或再现的内容。扬声器931输出导航功能的声音或再现的内容。
无线通信接口933支持任何蜂窝通信方案(诸如LTE和LTE-先进)，并且执行无线通信。无线通信接口933通常可以包括例如BB处理器934和RF电路935。BB处理器934可以执行例如编码/解码、调制/解调以及复用/解复用，并且执行用于无线通信的各种类型的信号处理。同时，RF电路935可以包括例如混频器、滤波器和放大器，并且经由天线937来传送和接收无线信号。无线通信接口933还可以为其上集成有BB处理器934和RF电路935的一个芯片模块。如图17所示，无线通信接口933 可以包括多个BB处理器934和多个RF电路935。虽然图17示出其中无线通信接口 933包括多个BB处理器934和多个RF电路935的示例，但是无线通信接口933也可以包括单个BB处理器934或单个RF电路935。
此外，除了蜂窝通信方案之外，无线通信接口933可以支持另外类型的无线通信方案，诸如短距离无线通信方案、近场通信方案和无线LAN方案。在此情况下，针对每种无线通信方案，无线通信接口933可以包括BB处理器934和RF电路935。
天线开关936中的每一个在包括在无线通信接口933中的多个电路(诸如用于不同的无线通信方案的电路)之间切换天线937的连接目的地。
天线937中的每一个均包括单个或多个天线元件(诸如包括在MIMO天线中的多个天线元件)，并且用于无线通信接口933传送和接收无线信号。如图17所示，汽车导航设备920可以包括多个天线937。虽然图17示出其中汽车导航设备920包括多个天线937的示例，但是汽车导航设备920也可以包括单个天线937。
此外，汽车导航设备920可以包括针对每种无线通信方案的天线937。在此情况下，天线开关936可以从汽车导航设备920的配置中省略。
电池938经由馈线向图17所示的汽车导航设备920的各个块提供电力，馈线在图中被部分地示为虚线。电池938累积从车辆提供的电力。
在图17中示出的汽车导航装置920中，参考图9A、10A和11A描述的处理电路 9003、1003和1103中包括的一个或多个组件可被实现在无线通信接口933中。可替代地，这些组件中的至少一部分可被实现在处理器921中。作为一个示例，汽车导航装置920包含无线通信接口933的一部分(例如，BB处理器934)或者整体，和/或包括处理器921的模块，并且一个或多个组件可被实现在该模块中。在这种情况下，该模块可以存储允许处理起一个或多个组件的作用的程序(换言之，用于允许处理器执行一个或多个组件的操作的程序)，并且可以执行该程序。作为另一个示例，用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序可被安装在汽车导航装置920中，并且无线通信接口933(例如，BB处理器934)和/或处理器921可以执行该程序。如上所述，作为包括一个或多个组件的装置，汽车导航装置920或者模块可被提供，并且用于允许处理器起一个或多个组件的作用的程序可被提供。另外，将程序记录在其中的可读介质可被提供。
另外，在图17中示出的汽车导航装置920中，例如，参考图9A、10A和11A描述的通信单元9001、1001和1101可被实现在无线通信接口933(例如，RF电路935) 中。
本公开内容的技术也可以被实现为包括汽车导航设备920、车载网络941以及车辆模块942中的一个或多个块的车载系统(或车辆)940。车辆模块942生成车辆数据(诸如车速、发动机速度和故障信息)，并且将所生成的数据输出至车载网络941。
另外，将程序记录在其中的可读介质可被提供。因此，本公开还涉及一种计算机可读存储介质，上面存储有包括指令的程序，所述指令在由处理器例如处理电路或控制器等载入并执行时用于实施前述的通信方法。
虽然已详细描述了本公开的一些具体实施例，但是本领域技术人员应当理解，上述实施例仅是说明性的而不限制本公开的范围。本领域技术人员应该理解，上述实施例可以被组合、修改或替换而不脱离本公开的范围和实质。本公开的范围是通过所附的权利要求限定的。

Claims (27)

1.一种电子设备，其特征在于包括:
处理电路，被配置为:
确定向至少两个用户设备同时进行信号传输并且用于所述至少两个用户设备的下行发射信号的方向的邻近程度满足预定条件；以及
获取基于用于所述至少两个用户设备的下行发射信号的方向而确定的用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量；
其中，处理电路还被配置为根据代表用于这些用户设备的下行发射信号的方向的角度以及下行发射波束的序号中的至少一个来设定预定阈值，在用于所述至少两个用户设备的下行发射信号的方向的邻近程度低于所述预定阈值的情况下满足所述预定条件，
其中，处理电路还被配置为根据以下中的至少一者来确定用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量：
用于所述至少两个用户设备的发射波束的方向的邻近程度；和
从该电子设备向所述至少两个用户设备的下行发射信号的发射角的邻近程度。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为预先把所有下行发射波束的方向与根据所有下行发射波束的方向所确定的被激活的天线阵元的相应数目相关联地存储，以用于针对所述至少两个用户设备的下行波束赋形。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为根据从所述至少两个用户设备向该电子设备的上行发射信号的方向来确定用于所述至少两个用户设备的下行发射信号的方向。
4.根据权利要求1至3之一所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为使用来自所述至少两个用户设备的反馈信息以获得用于所述至少两个用户设备的所述下行发射信号的方向。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其中，所述反馈信息包括通过波束训练过程得到的用于这些用户设备的具有最好接收质量的发射波束的序号。
6.根据权利要求5所述的电子设备，其中，所述反馈信息还包括从该电子设备向所述至少两个用户设备的下行发射信号的发射角。
7.根据权利要求1至3之一所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为使用来自所述至少两个用户设备的上行参考信号以获得用于所述至少两个用户设备的所述下行发射信号的方向。
8.根据权利要求1至3之一所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为还根据噪声功率来确定用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为使用来自所述至少两个用户设备的反馈信息来获得所述噪声功率。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为在信道状态发生变化或者用于这些用户设备的下行发射波束需要切换的情况下获得噪声功率。
11.如权利要求1至3之一所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为通过从总天线阵元的数量开始递减地搜索来确定用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量。
12.如权利要求11所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为直接采用第一次搜索到的用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量。
13.如权利要求1至3之一所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为通过从总天线阵元的数量开始周期性地搜索来确定用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量。
14.如权利要求13所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为根据用于所述至少两个用户设备的下行发射信号的方向来确定搜索的周期，使得所述下行发射信号的方向越接近，用于搜索的周期越大。
15.如权利要求1至3之一所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为激活所确定的数量的连续的天线阵元。
16.如权利要求1至3之一所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为确定用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量以使得平均频谱效率最大化。
17.如权利要求16所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为使得所述至少两个用户设备的下行传输被分配在交叠或相同的时频资源块中。
18.如权利要求1至3之一所述的电子设备，其中，所述电子设备适用于毫米波大规模多天线系统。
19.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述电子设备还包括：
多个射频链路单元，每个射频链路单元把数据流传递到移相器；
移相器，每一移相器用于对接收到的数据流的信号进行波束赋形；
开关，每个开关连接于对应的每一移相器与每一天线阵元之间，基于所述处理电路的控制信号，用于控制与该开关对应的天线阵元的激活或去激活；以及
天线阵列，天线阵列中的每一个激活的天线阵元用于把波束赋形后的信号发射。
20.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述处理电路还被配置为基于所述被激活的天线阵元的数量与全激活天线波束赋形的码本确定用于针对所确定数量的天线阵元进行波束赋形的码本，以及
所述电子设备还包括：
多个射频链路单元，每个射频链路单元把数据流传递到移相器；
移相器，每一移相器用于基于所述用于针对所确定数量的天线阵元进行波束赋形的码本对接收到的数据流的信号进行波束赋形；以及
天线阵列，用于发射波束赋形后的下行发射信号。
21.如权利要求1至3之一所述的电子设备，其中，所述天线阵元之间的间距是均匀的。
22.如权利要求1所述的电子设备，其中，处理电路还被配置为使用来自所述至少两个用户设备的反馈信息来确定用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量。
23.一种通信方法，其特征在于包括:
确定向至少两个用户设备同时进行信号传输并且用于所述至少两个用户设备的下行发射信号的方向的邻近程度满足预定条件；以及
获取基于用于所述至少两个用户设备的下行发射信号的方向而确定的用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量；
其中，根据代表用于这些用户设备的下行发射信号的方向的角度以及下行发射波束的序号中的至少一个来设定预定阈值，在用于所述至少两个用户设备的下行发射信号的方向的邻近程度低于所述预定阈值的情况下满足所述预定条件，
其中，根据以下中的至少一者来确定用于下行波束赋形的被激活的天线阵元的数量：
用于所述至少两个用户设备的发射波束的方向的邻近程度；和
从电子设备向所述至少两个用户设备的下行发射信号的发射角的邻近程度。
24.一种计算机可读存储介质，上面存储有指令，所述指令在由处理器载入并执行时用于实施根据权利要求23所述的通信方法。
25.一种电子设备，其特征在于包括:
处理电路，被配置为:
确定至少两个对象设备的邻近程度满足预定条件；以及
获取基于所述邻近程度而确定的用于发射波束赋形的无线电波的被激活的天线阵元的数量，
其中，处理电路还被配置为根据代表这些对象设备的邻近程度的无线电波束的角度以及无线电波束的序号中的至少一个来设定预定阈值，在所述至少两个对象设备的邻近程度低于所述预定阈值的情况下满足所述预定条件，
其中，处理电路还被配置为根据以下中的至少一者来确定用于发射波束赋形的无线电波的被激活的天线阵元的数量：
用于所述至少两个对象设备的无线电波束的方向的邻近程度；和
从该电子设备向所述至少两个对象设备的下行发射信号的发射角的邻近程度。
26.如权利要求25所述的电子设备，其中，该电子设备还包括天线阵列，所述天线阵列被配置为基于所述处理电路的控制使用所述数量的天线阵元向所述两个对象设备定向发射无线电波束。
27.如权利要求26所述的电子设备，其中，所述电子设备实现为雷达装置，用于对所述两个对象设备进行雷达探测，该电子设备还包括雷达接收机，被配置为接收所述两个对象设备反射回来的雷达信号以确定该两个对象设备的定位。
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