CN111164909B - 用于同步信号的波束成形 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于网络节点的方法，该网络节点被配置为使用波束成形来发送无线通信信号，并且被配置为应用一个或多个数据承载波束宽度中的任何一个来发送专用于特定无线通信设备的数据承载信号。该方法包括确定用于发送同步信号的一个或多个需求参数，基于一个或多个需求参数来计算波束成形权重，生成用于发送的同步信号；以及使用所计算的波束成形权重来发送所生成的同步信号。还公开了对应的装置、网络节点和计算机程序产品。

Description

用于同步信号的波束成形
技术领域
本公开总体上涉及无线通信领域。更具体地，本发明涉及用于由无线通信系统的网络节点发送的同步信号的波束成形。
背景技术
许多无线通信系统采用波束成形发送来将数据传送到一个或多个无线通信设备(WCD)。如本领域所众所周知的，波束成形发送具有以下优点：所使用的发送功率可以明显地指向该发送所针对的WCD，这增大了范围和/或减小了所需的发送功率，并且减小了其它WCD遭受的干扰。
在采用波束成形发送的无线通信系统中，通常可以使用全向发送、宽波束发送或波束扫描发送来发送旨在与网络节点相关联的许多或所有WCD的信号(例如广播信号、控制信号等)；所有这些在本领域中也是众所周知的。同步信号是旨在用于一个以上WCD的此类信号的一个示例。
使用宽波束发送或全向发送的方法的问题包括以下中的一个或多个：可用的最大发送功率的隐式降低，增加的硬件成本和增加的功耗。
用于同步信号发送的传统解决方案通常使用单端口发送解决方案，从而实现宽波束发送。这是因为，根据传统解决方案，通常在确定临界波束宽度的尺寸(例如，水平尺寸)中，每个天线端口仅实现一个(或几个)天线，而窄波束通常需要许多天线。
在使用每个维度上包括多个天线元件的天线阵列的最新方法中，原则上仍可以使用用于同步信号发送的传统方法(调用每个维度中天线元件的一小子集来模仿传统解决方案的宽波束)。
然而，在每个维度中仅调用几个天线元件以产生宽波束，可能会导致可用发送功率的降低。这是由于每个天线元件通常具有最大功率放大器的输出限制。因此，使用较少的天线元件导致相对较低的最大发送功率。
另一方面，实现具有更高的最大输出功率能力的天线阵列功率放大器通常需要增加的硬件成本和增加的功耗。
在波束成形系统中实现全功率宽波束同步信号发送的另一种方法是，除了用于专用发送的波束成形的天线阵列之外，还为此目的实现单独的天线元件。此类解决方案还需要增加的硬件成本以及增加的天线装置的大小。
使用波束扫描发送的方法的问题包括以下中的一个或多个：一维或多维中减小的覆盖范围，以及发送资源(例如时间/频率)的低效使用。
包括多个天线元件的天线阵列的典型实现方式包括使用快速傅里叶变换(FFT)波束成形，其中在时间和/或频率上扫描多个窄波束(宽度取决于为每个波束调用的天线元件的数量)以达到同步信号将覆盖的整个区域。
然而，在较新的方法中(例如，对于新无线电NR概念)，可以限制被允许用于广播信号分配的波束的数量(例如，由于在一些新兴方法中可能的波束数量可能非常大)。在此类限制下，一有限组的窄FFT波束的聚合角度覆盖范围通常不会覆盖要覆盖的所需区域。另一方面，如果通过本领域中已知的修改技术(例如，滤波)将FFT波束加宽以实现适当的角度覆盖范围，则如上所述，可用的最大发送功率降低；导致降低的径向覆盖范围。
因此，需要用于应用波束成形的无线通信系统中的同步信号发送的替代方法。
发明内容
应该强调的是，当在本说明书中使用术语“包括/包含”时，是用来指定存在所述特征、整数、步骤或组件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、组件或它们的组。如在此所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。
一些实施例的目的是解决或减轻、缓解或消除上述或其它缺点中的至少一些缺点。
根据第一方面，这通过一种用于网络节点的方法来实现，该网络节点被配置为使用波束成形来发送无线通信信号，并且被配置为应用一个或多个数据承载波束宽度中的任何一个来发送专用于特定无线通信设备的数据承载信号。
该方法包括确定用于发送同步信号的一个或多个需求参数，其中一个或多个需求参数包括所需的同步信号波束宽度和最小有效功率，并且其中，所确定的所需同步信号波束宽度大于数据承载波束宽度中的最小数据承载波束宽度。
该方法还包括基于一个或多个需求参数来计算波束成形权重，其中，由所计算的波束成形权重产生的波束具有大于或等于所确定的期望同步信号波束宽度的波束宽度以及大于或等于最小有效功率的有效功率，并且其中，通过向数量超过针对所确定的期望同步信号波束宽度的最小波束成形权重数量的波束成形权重分配非零值来执行计算。
该方法进一步包括生成用于发送的同步信号，并使用计算的波束成形权重来发送生成的同步信号。
在一些实施例中，所确定的期望同步信号波束宽度小于全向波束宽度。
在一些实施例中，一个或多个需求参数进一步包括以下中的一个或多个：波束方向和波束极化。
在一些实施例中，基于同步信号的所需覆盖范围来执行确定一个或多个需求参数。
在一些实施例中，最小有效功率和最小波束成形权重数量中的至少一个与具有所确定的期望同步信号波束宽度的离散傅里叶变换波束相关联。
在一些实施例中，最小有效功率大于通过构造具有所确定的期望同步信号波束宽度的离散傅里叶变换波束而获得的有效功率。
在一些实施例中，最小波束成形权重数量大于通过构造具有所确定的期望同步信号波束宽度的离散傅里叶变换波束而获得的非零波束成形权重的数量。
在一些实施例中，计算波束成形权重包括应用迭代算法，其中，具有所确定的期望同步信号波束宽度的离散傅里叶变换波束被用作输入值，并且其中，每次迭代增加非零波束成形权重的数量。
在一些实施例中，一个或多个需求参数进一步包括要扫描的波束数量，其中，计算波束成形权重包括针对要扫描的波束中的每个波束计算波束成形权重，其中，生成同步信号包括基于扫描模式来适配针对要扫描的波束的同步信号，并且其中，发送所生成的同步信号包括通过扫描波束来发送所适配的同步信号。
在一些实施例中，波束的扫描是在以下维度中的至少一个：时间维度和频率维度。
第二方面是一种包括非暂态计算机可读介质的计算机程序产品，其上具有包括程序指令的计算机程序。该计算机程序可加载到数据处理单元中，并且被配置为当计算机程序由数据处理单元运行时使得执行根据第一方面的方法。
第三方面是一种用于网络节点的装置，该网络节点被配置为使用波束成形来发送无线通信信号，并且被配置为应用一个或多个数据承载波束宽度中的任何一个来发送专用于特定无线通信设备的数据承载信号。
该装置包括控制器，该控制器被配置为确定用于发送同步信号的一个或多个需求参数，其中，该一个或多个需求参数包括期望同步信号波束宽度和最小有效功率，并且其中，所确定的期望同步信号波束宽度大于数据承载波束宽度中的最小一个数据承载波束宽度。
控制器还被配置为基于一个或多个需求参数计算波束成形权重，其中，由所计算的波束成形权重产生的波束具有大于或等于所确定的期望同步信号波束宽度的波束宽度以及大于或等于最小有效功率的有效功率，并且其中，通过向数量超过针对所确定的期望同步信号波束宽度的最小波束成形权重数量的波束成形权重分配非零值来执行计算。
控制器进一步被配置为生成用于发送的同步信号，并且使用所计算的波束成形权重来发送所生成的同步信号。
第四方面是一种包括第三方面的装置的网络节点。
在一些实施例中，任何上述方面可以另外具有与以上针对任何其它方面所解释的各种特征中的任何一个相同或相对应的特征。
一些实施例的优点在于，提供了一种在应用波束成形的无线通信系统中用于同步信号发送的替代方法。
一些实施例的另一个优点是，与现有技术的解决方案相比，可用最大发送功率的较少减少。在一些情况下，与窄波束发送相比，可用最大发送功率可能不会减少。
一些实施例的又一个优点是，通过对配置用于窄波束发送的系统的方法的实现，不会增加(或仅略微增加)硬件成本。
一些实施例的另一个优点是，通过对配置用于窄波束发送的系统的方法的实现，不会增加(或仅略微增加)硬件功耗。
一些实施例的另一个优点是可以实现期望的覆盖范围。
一些实施例的另一个进一步的优点是可以实现发送资源的有效使用。
附图说明
参考附图，根据实施例的以下详细描述，其它目的、特征和优点将变得明显。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在示出示例实施例上。
图1是示出根据一些实施例的示例方法步骤的流程图；
图2a和2b是示出根据一些实施例的示例波束宽度的曲线图；
图3是示出根据一些实施例的示例装置的示意框图；
图4是示出根据一些实施例的示例装置的示意框图；以及
图5是示出根据一些实施例的示例计算机可读介质的示意图。
具体实施方式
如上所述，应该强调的是，在本说明书中使用术语“包括/包含”是为了指定存在所述特征、整数、步骤或组件，但不排除存在或增加一个或多个其它特征、整数、步骤、组件或它们的组。如在此所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括多种形式，除非上下文另有说明。
在下文中将参考附图更充分地描述和示例本公开的实施例。然而，本文公开的解决方案可以以许多不同的形式来实现，并且不应被解释为限于在此阐述的实施例。
在下面，将描述在应用波束成形的无线通信系统中启用同步信号发送的实施例。一些实施例使得能够使用相对较宽的波束(例如，具有大于用于数据发送的最小波束宽度的波束宽度)来发送同步信号，而不会相应地减小最大可用发送功率。
根据一些实施例，该方法可以被视为针对期望波束设置最小功率水平(暗示最大可用发送功率必须至少等于该最小功率水平)或将最小数量的天线元件设置为用于期望波束宽度，并定义同步信号发送以达到或超过最小功率水平或最小数量的天线元件。
图1示出根据一些实施例的示例方法100。该方法可以在网络节点中执行，该网络节点被配置为使用波束成形来发送无线通信信号并且被配置为施加一个或多个数据承载波束宽度中的任何一个来发送专用于特定无线通信设备的数据承载信号。
网络节点被配置为应用一个或多个数据承载波束宽度中的任何一个来发送专用于特定无线通信设备的数据承载信号，绝不意味着在相同或不同的发送动作中，使用数据承载波束宽度中相同或不同的数据承载波束宽度等排除向特定无线通信设备以外的其它无线通信设备的数据发送。
在步骤110中，确定一个或多个需求参数用于同步信号的发送。一个或多个需求参数包括期望同步信号波束宽度和最小有效功率，其中，所确定的期望同步信号波束宽度大于数据承载波束宽度中的最小数据承载波束宽度。
通常，可以基于用于同步信号的所需覆盖范围(例如，要覆盖的地理区域和要在覆盖范围的边缘处提供的接收信号能量)来确定一个或多个需求参数。例如，当波束模式已知时，一定的径向覆盖范围意味着最小有效功率。
在一些实施例中，所确定的期望同步信号波束宽度可以小于全向波束宽度。
通常，当在此被提及时，如适用的话，可以在一个或两个(或可能更多)的维度中定义波束宽度。例如，当应用二维时，第一角度值可以在水平维度(或方位角维度)中定义波束宽度，而第二角度值可以在垂直维度(或仰角维度)中定义波束宽度。当应用多于一个的维度时，波束宽度在不同维度中可以相同或不同。
有效功率可以例如根据实际发送功率或根据等效各向同性辐射功率(EIRP)表示，即与天线增益相乘的发送功率。当使用具有分布式功率放大器的有源天线阵列并且发送功率与所利用的阵列大小成比例时，后一种度量可能特别合适。
在一些实施例中，一个或多个需求参数可以进一步包括波束方向和/或波束极化。在一些实施例中，例如当极化在不同方向中不同时，需求特定的极化(即包括波束极化的需求参数)可能不是特别适用。在其它实施例中，例如当指定使用具有正交极化的两个端口时，需要特定的极化(即，包括波束极化的需求参数)可以适用。
在步骤120中，基于一个或多个需求参数来计算波束成形权重。该计算的先决条件是，由计算出的波束成形权重产生的波束具有大于或等于所确定的期望同步信号波束宽度的波束宽度以及大于或等于最小有效功率的有效功率。
因此，在步骤120中计算的波束成形权重应当产生至少具有所确定的期望同步信号波束宽度的波束。此外，在步骤120中计算的波束成形权重应当产生至少可以使用最小有效功率来发送的波束。
通过向数量超过针对所确定的期望同步信号波束宽度的最小波束成形权重数量的波束成形权重分配非零值来执行计算。
换句话说，如果需要最小数量的非零波束成形权重以产生具有所确定的期望同步信号波束宽度的波束，则在步骤120中计算出的非零波束成形权重的数量更高。
根据一些实施例，表达这种情况的另一种方式将是，根据步骤120，与通常用于产生具有确定的期望同步信号波束宽度(例如，使用DFT预编码进行波束成形)的波束相比，在天线组中使用更多的天线元件。例如，根据一些实施例，可以使用最大数量的权重(或最大阵列大小)。
在步骤130中生成用于发送的同步信号，并且在步骤140中使用计算的波束成形权重来发送所生成的同步信号。应当注意，也可以通过应用任何适当的已知或未来方法，例如通过在相邻天线元件之间施加合适的相位差分量，来操纵波束指向特定方向。
示例同步信号可以是包括主要同步信号(PSS)、次要同步信号(SSS)和物理广播信道(PBCH)的同步信号块(SSB)。
根据一些波束扫描实施例，在步骤110中确定的一个或多个需求参数进一步包括要扫描的波束数量。然后，步骤120包括计算要扫描的波束中的每个波束的波束成形权重，而步骤140包括通过根据扫描模式扫描波束来发送适配的同步信号。
通常，波束的扫描可以是在时间维度和频率维度中的一个或多个中。此外，不同的波束可以具有相同或不同的需求参数(例如，相同或不同的期望同步信号波束宽度)。
在波束扫描的实施例中，步骤130通常还包括基于扫描模式使同步信号适配要扫描的波束。例如，如果经由相对于一些参考时间以不同的相应时间延迟来发送的多个波束来定义波束扫描模式，则适配可以包括基于不同的相应时间延迟，在同步信号中调节与参考时间相关联的定时指示。在典型示例中，主要同步信号(PSS)和次要同步信号(SSS)不变，而物理广播信道(PBCH)在适配中改变，并且循环冗余校验CRC也可能相应地改变。
在一些实施例中，可以基于适用的无线接入技术的标准化规范来确定要扫描的波束的数量。例如，在6GHz以下的新无线(NR)的第三代合作伙伴计划(3GPP)部署中，最多允许4-8个波束用于同步信号分配。网络节点可以被配置为发送最大数量的允许的同步信号波束和/或少于最大数量的波束，例如单个小区宽的波束。在一些实施例中，波束数量可以基于网络操作参数(例如与网络节点相关联的无线通信设备的数量、流量负载等)动态改变。
现代蜂窝系统通常使用高级天线系统。用于从网络节点发送信号的天线配置通常是规则间隔的均匀线性(或平面)阵列，其中每个阵列位置可容纳单个天线元件或例如以+/-45度配置的两个交叉极化元件。利用此类天线阵列，可以在窄波束中发送信号，以增加一些方向中的信号强度和/或减少其它方向中的干扰。对于此类规则阵列的一种众所周知的发送波束成形方法是在天线元件上应用离散傅里叶变换(DFT)预编码，如果元件间隔为波长的一半，则该预编码在一定维度中生成具有约为100/N度的有用波束宽度的波束，其中N是该维度中阵列的天线元件的数量。
现在将给出关于如何相对于在步骤110中确定的需求参数来实现步骤120的计算的一些说明性示例。在这些示例中，将离散傅里叶变换(DFT)预编码应用于天线元件上以产生特定的所确定的期望同步信号波束宽度的波束成形权重将被视为波束成形权重计算的传统方法，并且对应的波束将表示为离散傅里叶变换波束。
在一些实施例中，最小有效功率和最小波束成形权重数量中的至少一个与具有所确定的期望同步信号波束宽度的离散傅里叶变换波束相关联。
例如，最小有效功率可大于通过构造离散傅里叶变换波束获得的有效功率，和/或最小波束成形权重数量(要在所得发送中应用的天线元件的最小数量)可以大于通过构造离散傅里叶变换波束而获得的非零波束成形权重的数量。
因此，步骤120中的计算可以使用具有确定的期望同步信号波束宽度的离散傅里叶变换波束的权重作为输入值，并且旨在使用更多的非零权重(更多的天线元件)来产生具有相同或更大的波束宽度的波束，并且从而实现更高的有效功率。
在步骤120中计算波束成形权重可以例如包括应用迭代算法(例如，如下面将解释的子阵列的扩展)，其中具有确定的期望同步信号波束宽度的离散傅里叶变换波束被用作输入值，并且其中每次迭代都增加非零波束成形权重和/或可用有效功率的数量。
子阵列的扩展
在典型的方法中，对于给定的天线配置，可能希望以尽可能少的波束来实现覆盖(根据某些参数，例如，参考信号接收功率-RSRP)。通过最小化波束数量，开销也被最小化，这意味着系统性能的提高。可能会注意到，存在设计波束的多种算法，并且在文献中进行了广泛描述(例如快速傅里叶发送(FFT)波束、基于滤波器理论或开窗的波束，通过(例如)Golay序列构造任意宽的波束，如WO 2016/141961 A1中进一步所述)。
图2a和图2b提出了针对法线天线方向的两组此类波束设计，每组波束具有宽度依次变窄并且到达范围依次越远的波束。x轴指示以度为单位的方位角，并且y轴指示以dB为单位的功率辐射图案。
图2a提出了一种简单的解决方案，以通过使用天线选择，即通过使可用天线元件的子集静音来提供此类集合。当以依次显著较低的输出功率的代价将依次更多的天线元件静音时，该方法产生依次更大的波束宽度，并且从而产生更大的覆盖范围(参见波束201(16个子元素)-202(8个子元素)-203(4个子元素)-204(2个子元素)-205(1个子元素)的依次变大的光束宽度集)。
图2b提出了一种更省电的解决方案，以通过使用WO 2016/141961 A1的方法来提供此类集合。该方法以较少或没有依次较低输出功率的代价产生依次较大的波束宽度(参见图2b中依次较大的波束211-212-213-214-215的波束宽度)。该方法涉及将子阵列扩展为整个阵列。该方法在图2b中示出，子阵列大小为1、2、4、8和16，扩展因子为2，但是相同的扩展技术可以应用于其它子阵列大小和/或其它扩展因子(例如3或5)。还可以迭代地组合不同的扩展因子。
以下迭代过程举例说明了与图2b的所得波束相关联的波束构造技术：
-针对期望同步信号波束宽度确定初始权重集：对于具有N个子元素的阵列，确定期望的子元素数量M，该子元素数量产生具有良好覆盖范围所需的波束宽度的FFT(或DFT)波束(从集合中挑选)。
-执行阵列扩展：对于t＝log2M，...，log2N-1，根据以下公式计算给定的一对正交极化(A，B)的波束成形权重：
其中表示向量的复共轭以及向量的元素顺序的反转。
-完整的N子元素的最终放射图案将模仿子阵列的FFT(或DFT)波束，该子阵列具有根据波束宽度由初始权重和/>生成的M个子元素，但是具有更好的覆盖范围，即更高的有效功率，因为使用了全部N个功率放大器(比较图2a和2b)。
图2b中的图示和上面的示例是针对一维给出的。应该注意，该程序也可以推广到更多的维度，例如二维平面天线阵列，在这种情况下功率杠杆变得更加突出。
值得注意的是，WO 2016/141961 A1的申请通常会在每次扩展(即每次迭代的结果)仅是另一子集的共轭和反转的意义上保持FFT/DFT波束形成的最优标准。然而，根据上面的示例，扩展产生天线元件输出的正组合，使得对于每次迭代总输出功率加倍。更一般而言，对于大小为(M×N)的阵列，天线元件选择上的功率增益为其中m和n是在元件选择的情况下每维度使用的元件数量。
在步骤120中的计算的上下文中，从根据传统DFT/FFT预编码的产生具有期望波束宽度的波束的一组初始波束成形权重开始，通过执行适当数量的扩展级(迭代)，获得另一组波束成形权重，该权重也使得具有期望波束宽度但具有更多数量的非零权重值的波束。根据一些实施例，每次迭代通常可以使非零权重值的数量翻倍。在其它实施例中，每次迭代可以将所得的非零权重值的数量扩大两倍以外的其它因子。
使用迭代算法的方法只是进行阵列扩展的一种方法(增加非零权重的数量)。另一种方法是在单个步骤中计算与(期望)阵列扩展相关联的权重。例如，从给出期望波束宽度的一个孔径(权重数量)开始，可以一步转换为期望的较大孔径。因此，在步骤120中计算波束成形权重可以包括应用一步计算算法(例如，天线-子载波分解，如将在下面解释的)。
基于天线的子载波分解
设计宽波束的另一种方法是在频域中划分信号。以与上述相同的方式，可以经由使用总共N个天线元件中的M个天线元件的FFT/DFT方法来确定针对期望同步信号波束宽度设置的初始权重集合。
如果应用正交频分复用(OFDM)，则可以将用于同步信号的子载波划分为N/M个集合，使得在M个天线元件的单独集合上发送每组子载波。通过在集合中发送较少的子载波，该集合中的每个发送子载波可以被相应地放大(大约N/M的因子)，从而导致更高的总输出功率。
图3示意性地示出基于天线的子载波分解的框图。子载波被输入到串行至并行转换器301，并且结果321经受(例如，通过逐元素乘法)具有零和一的元素的鉴别和/或预编码矩阵322，将子载波映射到相应的天线。鉴别矩阵通常可以是稀疏的，使得映射到天线的K个子载波的总数低。例如，这可以通过选择321中的每个第(N/M)个元素映射到天线元件，或将相邻的子载波[1，…，(KM)/N]分组以映射到天线元件来实现。
鉴别结果323如示意放大器302所示进行放大(应用由于子载波数量减少而可能产生的N/M的放大因子)，并且此后，在发送之前先经过快速傅里叶逆变换(IFFT)303和并行至串行转换器304。应当注意，通常不存在单个放大器302，而是存在与波束一样多的放大器。在一些实施例中，例如，可以通过对应的放大来处理鉴别器输出的每个段。
因此，当应用于在此的实施例时，该方法包括通过选择每个划分的子集的天线元件的数量M来获得期望同步信号波束宽度，由此与来自相同阵列的传统DFT/FFT预编码相比的波束扩展因子等于N/M。
当同步信号是包括主要同步信号(PSS)、次要同步信号(SSS)和物理广播信道(PBCH)的同步信号块(SSB)时，以下可以适用。由于SSB的组成，特别是用于PSS和SSS(127个子载波)和用于PBCH(288个子载波)的子载波数量的差异，选择子载波到天线元件的映射可能很重要。由于SSB的四个符号之间的子载波数量不同，因此可能优选的是选择要映射在同一天线上的每个第(N/M)个子载波，使得天线元件不缺少任何符号的输出信号。由此，对于PSS和SSS的进一步放大也是可能的，大约因子为288/127。在一个实施例中，考虑参考信号来执行分组，使得参考信号根据一些分布被共享，例如，在子组之间均匀地共享。这对于低相关性天线配置可能特别重要。
由于与在不同信道上划分子载波有关的信道估计问题，天线组选择也可能很重要。因此，在一些实施例中，将天线分组以使得不同天线端口之间的总天线相关性最大化。
图4示意性地示出根据一些实施例的示例装置。在一些实施例中，示例性装置可以被配置为使得执行图1的方法的步骤或者在此以其它方式描述。
该示例装置可以例如针对网络节点，该网络节点被配置为使用波束成形来发送无线通信信号，并且被配置为应用一个或多个数据承载波束宽度中的任何一个来发送专用于特定无线通信设备的数据承载信号。在一些实施例中，该装置被包括在网络节点中。
该装置包括控制器(CNTR)400，该控制器400被配置为确定用于发送同步信号的一个或多个需求参数(与图1的步骤110比较)。该确定可以例如由包括在控制器400中或与控制器400相关联的确定电路(例如，确定器DET 401)执行。
以与上述相同的方式，该一个或多个需求参数至少包括期望同步信号波束宽度和最小有效功率，其中，所确定的期望同步信号波束宽度大于数据承载波束宽度中的最小一个数据承载波束宽度。
控制器400还被配置为基于一个或多个需求参数计算波束成形权重(与图1的步骤120比较)。该计算可以例如由包括在控制器400中或与控制器400相关联的计算电路(例如，计算器CALC 402)执行。
以与上述相同的方式，由计算出的波束成形权重产生的波束具有大于或等于所确定的期望同步信号波束宽度的波束宽度以及大于或等于最小有效功率的有效功率。通过向数量超过针对所确定的期望同步信号波束宽度的最小波束成形权重数量的波束成形权重分配非零值来执行计算。
控制器400还被配置为生成用于发送的同步信号(与图1的步骤130比较)。信号生成可以例如由包括在控制器400中或与控制器400相关联的信号生成电路(例如，信号生成器SIG GEN 430)执行。
控制器400还被配置为使用计算出的波束成形权重来发送所生成的同步信号(与图1的步骤140比较)。该发送可以例如由与控制器400相关联的发送电路(例如，发射机TX410和天线集450)执行。
一些实施例的优点在于，与使用FFT/DFT波束的解决方案相比，该解决方案利用天线阵列中的所有功率放大器(即所有天线元件)在覆盖区域上扫描同步信号，因为波束较宽，因此需要发送波束(扫描方向)更少。这意味着对于数据发送较少的系统信令开销和较高的系统容量。这在NR中可能尤其重要，因为同步波束的数量可能受到限制，不允许在不使用宽波束的情况下在所有天线上使用高输出功率发送广播信号。
一些实施例的优点在于，与其中单个元件或天线元件的小子集用于在宽波束中发送同步信号的解决方案相比，由于调用了更多的功率放大器，最大可用发送功率显著增加。这意味着同步信号可能到达更远，从而增加了小区覆盖范围。
一些实施例旨在使用尽可能大的天线阵列的一部分(优选整个天线阵列)，即具有尽可能多的非零波束成形权重，以提供最大的可用功率。此类实施例特别适用于具有有源功率放大器的数字天线阵列。
一些实施例也可以适用于具有分布式或集中式功率放大并且使用例如相位旋转器来产生波瓣(波束)的模拟天线，这使得可以使用比其它方式更大的模拟天线。例如，根据传统方法，一定的覆盖角和最大波瓣数可以确定天线的最大可能大小，而一些实施例的应用使得可以使用更大的天线，因为天线的大小不再均等地取决于覆盖角和波瓣数。
所描述的实施例及其等同物可以以软件或硬件或其组合来实现。实施例可以由通用电路执行。通用电路的示例包括数字信号处理器(DSP)、中央处理器(CPU)、协处理器单元、现场可编程门阵列(FPGA)和其它可编程硬件。可替代地或另外地，可以通过诸如专用集成电路(ASIC)的专用电路来执行实施例。通用电路和/或专用电路可以例如与诸如网络节点的设备相关联或包括在其中。
实施例可以出现在根据在此描述的任何实施例的包括装置、电路和/或逻辑的电子设备(诸如网络节点)内。可替代地或另外地，电子设备(诸如网络节点)可以被配置为执行根据在此描述的任何实施例的方法。
根据一些实施例，计算机程序产品包括计算机可读介质，诸如例如通用串行总线(USB)存储器、插入式卡、嵌入式驱动器或只读存储器(ROM)。图5示出了光盘(CD)ROM 500形式的示例计算机可读介质。该计算机可读介质在其上存储了包括程序指令的计算机程序。该计算机程序可加载到数据处理器(PROC)520中，该数据处理器可例如包括在网络节点510中。当加载到数据处理单元中时，该计算机程序可以存储在与数据处理单元相关联或包括在数据处理单元中的存储器(MEM)530中。根据一些实施例，当计算机程序被加载到数据处理单元中并由数据处理单元运行时，使得执行根据例如图1中所示或在此以其它方式描述的方法的方法步骤。
在此已经参考了各种实施例。然而，本领域技术人员将认识到所描述的实施例的许多变型仍将落入权利要求的范围内。例如，在此描述的方法实施例公开了通过以特定顺序执行的步骤的示例方法。然而，已经认识到，这些事件序列可以以另一顺序发生，而不脱离权利要求的范围。此外，一些方法步骤可以被并行执行，即使它们已被描述为按顺序执行。
以相同的方式，应该注意，在实施例的描述中，将功能块划分为特定单元绝不是旨在限制。相反，这些分区仅是示例。在此描述为一个单元的功能块可以被分成两个或更多个单元。此外，在此描述为被实现为两个或更多个单元的功能块可以合并为更少(例如单个)单元。
因此，应当理解，所述的实施例的细节仅仅是出于说明性目的而提出的示例，并且落入权利要求的范围内的所有变型旨在被包含在其中。

Claims (16)

1.一种用于网络节点的方法，所述网络节点被配置为使用波束成形来发送无线通信信号，并且被配置为应用一个或多个数据承载波束宽度中的任何一个来发送专用于无线通信设备的数据承载信号，所述方法包括：
确定用于发送同步信号的一个或多个需求参数，其中，所述一个或多个需求参数包括期望同步信号波束宽度和最小有效功率，其中所述有效功率根据实际发送功率或根据等效各向同性辐射功率定义，并且其中，所确定的期望同步信号波束宽度大于所述数据承载波束宽度中的最小数据承载波束宽度；
基于所述一个或多个需求参数计算波束成形权重，其中，由所计算的波束成形权重产生的波束具有大于或等于所确定的期望同步信号波束宽度的波束宽度以及大于或等于所述最小有效功率的有效功率，并且其中，通过向数量超过针对所确定的期望同步信号波束宽度的最小波束成形权重数量的波束成形权重分配非零值来执行所述计算；
生成用于发送的同步信号；以及
使用所计算的波束成形权重来发送所生成的同步信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所确定的期望同步信号波束宽度小于全向波束宽度。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个需求参数进一步包括以下中的一个或多个：波束方向和波束极化。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，确定所述一个或多个需求参数基于用于所述同步信号的所需覆盖范围来执行。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述最小有效功率和所述最小波束成形权重数量中的至少一个与具有所确定的期望同步信号波束宽度的离散傅里叶变换波束相关联。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述最小有效功率大于通过构造具有所确定的期望同步信号波束宽度的所述离散傅里叶变换波束而获得的有效功率。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述最小波束成形权重数量大于通过构造具有所确定的期望同步信号波束宽度的所述离散傅里叶变换波束而获得的非零波束成形权重的数量。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，计算所述波束成形权重包括应用迭代算法，其中，具有所确定的期望同步信号波束宽度的所述离散傅里叶变换波束被用作输入值，并且其中，每次迭代增加非零波束成形权重的数量。
9.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个需求参数进一步包括要扫描的波束数量，其中，计算波束成形权重包括针对要扫描的波束中的每个波束计算波束成形权重，其中，生成所述同步信号包括基于扫描模式来适配针对所述要扫描的波束的所述同步信号，并且其中，发送所生成的同步信号包括通过扫描所述波束来发送所适配的同步信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述波束的所述扫描是在以下维度中的至少一个：时间维度和频率维度。
11.一种非暂态计算机可读介质，其上存储包括程序指令的计算机程序，所述计算机程序可加载到数据处理单元中并且被配置为当由所述数据处理单元运行所述计算机程序时使得执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法。
12.一种用于网络节点的装置，所述网络节点被配置为使用波束成形来发送无线通信信号，并且被配置为应用一个或多个数据承载波束宽度中的任何一个来发送专用于无线通信设备的数据承载信号，所述装置包括控制器，所述控制器被配置为：
确定用于发送同步信号的一个或多个需求参数，其中，所述一个或多个需求参数包括期望同步信号波束宽度和最小有效功率，其中所述有效功率根据实际发送功率或根据等效各向同性辐射功率定义，并且其中，确定的期望同步信号波束宽度大于所述数据承载波束宽度中的最小数据承载波束宽度；
基于所述一个或多个需求参数计算波束成形权重，其中，由所计算的波束成形权重产生的波束具有大于或等于所确定的期望同步信号波束宽度的波束宽度以及大于或等于所述最小有效功率的有效功率，并且其中，通过向数量超过针对所确定的期望同步信号波束宽度的最小波束成形权重数量的波束成形权重分配非零值来执行所述计算；
生成用于发送的同步信号；以及
使用所计算的波束成形权重来发送所生成的同步信号。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述最小有效功率和所述最小波束成形权重数量中的至少一个与具有所确定的期望同步信号波束宽度的离散傅里叶变换波束相关联。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述控制器被配置为通过应用迭代算法来计算所述波束成形权重，其中，具有所确定的期望同步信号波束宽度的所述离散傅里叶变换波束被用作输入值，并且其中，每次迭代都增加非零波束成形权重的数量。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个需求参数进一步包括要扫描的波束数量，并且其中，所述控制器被配置为：
通过针对要扫描的波束中的每个波束计算波束成形权重来计算波束成形权重；
通过基于扫描模式适配针对所述要扫描的波束的所述同步信号来生成所述同步信号；以及
通过扫描所述波束发送所适配的同步信号来发送所生成的同步信号。
16.一种网络节点，包括根据权利要求12至15中任一项所述的装置。
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