CN111512571B - 用于mimo通信系统中的信号检测的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及用于MIMO通信系统中的信号检测的方法和装置。根据本公开的实施例的一种接收器设备包括远程单元和基带单元。远程无线电单元被配置为从第一数目的接收天线接收第一组信号，并且基带单元包括：被配置为从远程无线电单元获得第一组信号的接口单元；被配置为通过针对所获得的第一组信号执行接收波束成形来生成与第二数目的虚拟天线相关联的第二组信号的波束成形单元，第二数目小于第一数目；以及被配置为检测由波束成形单元生成的第二组信号的检测单元。本公开的实施例可以降低信号检测的复杂度和实现成本。

Description

用于MIMO通信系统中的信号检测的方法和装置
技术领域
本公开的非限制性示例实施例总体上涉及无线通信技术领域，并且具体地涉及用于多输入多输出(MIMO)通信系统中的信号检测的方法和装置。
背景技术
本部分介绍可以促进更好地理解本公开的各方面。因此，本部分的陈述应当从这种角度来解读，而不应当被理解为对现有技术中存在的内容或现有技术中不存在的内容的承认。
无线通信系统的目标是高频谱效率和高系统容量。已知MIMO技术是满足该目标的一种有效方法。为了进一步提高频谱效率，已经提出了大规模MIMO(mMIMO)的概念。
mMIMO意指在无线通信系统中部署有大量天线。通常，在基站处部署的天线的数目可以是例如64、128或256。在某些情况下，可以在mMIMO系统中部署甚至更多并置或分布式的天线元件。
mMIMO技术已经被认为是例如高级长期演进(LTE-A)Pro和第五代(5G)无线通信系统中的关键技术，并且它在理论上可以将频谱效率提高5到10倍。
另一方面，天线数目的增加对接收器侧的数据处理提出了挑战，并且由于要处理的数据量增加而导致接收器中的成本显著增长。
发明内容
本公开的各种实施例主要旨在提供用于MIMO通信系统中的信号检测的方法和装置。
在本公开的第一方面，提供了一种在接收器设备处实现的方法。该方法包括从第一数目的接收天线获得第一组信号；通过针对第一组信号执行接收波束成形(BF)来生成与第二数目虚拟天线相关联的第二组信号，第二数目小于第一数目；以及检测第二组信号。
在实施例中，获得第一组信号可以包括在接收器设备的基带单元处从接收器设备的远程无线电单元接收第一组信号；并且生成和检测第二组信号可以包括在接收器设备的基带单元处生成和检测第二组信号。
在另一实施例中，针对第一组信号执行接收波束成形可以包括通过将第一组信号从时域变换到频域来获得第三组信号；以及针对第三组信号执行接收波束成形。
在又一实施例中，获得第一组信号可以包括在接收器设备的远程无线电单元处从第一数目的接收天线获得第一组信号；生成第二组信号可以包括在远程无线电单元处生成第二组信号；并且检测第二组信号可以包括在接收器设备的基带单元处从远程无线电单元获得第二组信号；以及在基带单元处检测第二组信号。
在一些实施例中，针对第一组信号执行接收波束成形可以包括基于从第一数目的接收天线接收的参考信号来生成波束成形权重。
在一些实施例中，针对第一组信号执行接收波束成形可以包括基于第一数目的接收天线的相关性来执行接收波束成形。
在另外的实施例中，检测第二组信号可以包括针对第二组信号获得信道估计；以及基于所获得的信道估计来针对第二组信号执行均衡和解码。
在本公开的第二方面，提供了一种接收器设备。该接收器设备包括远程单元和基带单元，其中远程无线电单元被配置为从第一数目的接收天线接收第一组信号；并且基带单元包括：被配置为从远程无线电单元获得第一组信号的接口单元；被配置为通过针对所获得的第一组信号执行接收波束成形来生成与第二数目的虚拟天线相关联的第二组信号的波束成形单元，第二数目小于第一数目，以及被配置为检测由波束成形单元生成的第二组信号的检测单元。
在本公开的第三方面，提供了另一接收器设备。该接收器设备包括远程单元和基本单元。远程无线电单元包括：被配置为从第一数目的接收天线接收第一组信号的接收单元；以及耦合到接收单元并且被配置为通过针对第一组信号执行接收波束成形来生成与第二数目的虚拟天线相关联的第二组信号的波束成形单元，第二数目小于第一数目。基带单元包括：被配置为从远程无线电单元获得第二组信号的接口单元；以及耦合到接口单元并且被配置为检测第二组信号的检测单元。
本公开的实施例可以降低信号检测的复杂度和实现成本。
附图说明
通过以下参考附图的详细描述，本公开的各个实施例的上述和其他方面、特征和益处将变得更加完全明显，在附图中，相似的附图标记用于指定相似或等同的元素。附图被示出以促进更好地理解本公开的实施例，而不一定按比例绘制，在附图中：
图1示出了可以在其中实现本公开的实施例的示例无线通信网络；
图2示出了基于正交频分复用(OFDM)的系统中的基站的传统接收器结构；
图3示出了根据本公开的实施例的接收器设备的框图；
图4示出了根据本公开的实施例的用于接收波束成形的天线阵列划分的示例；
图5至图7示出了根据本公开的一些实施例的接收器设备的框图；
图8示出了根据本公开的实施例的在接收器设备处的用于信号检测的方法的流程图；以及
图9示出了根据本公开的实施例的接收器设备的性能评估结果。
具体实施方式
在下文中，将参考说明性实施例来描述本公开的原理和精神。应当理解，所有这些实施例被给出仅是为了本领域技术人员能够更好地理解和进一步实践本公开，而不是为了限制本公开的范围。例如，作为一个实施例的一部分而示出或描述的特征可以与另一实施例一起使用以产生又一实施例。为了清楚起见，在本说明书中没有描述实际实现的所有特征。
在说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是没有必要每个实施例都包括特定的特征、结构或特性。而且，这样的短语不一定指代相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，可以认为结合其他实施例来影响这样的特征、结构或特性在本领域技术人员的知识的范围内，而不管这些其他实施例是否明确描述。
应当理解，尽管在本文中可以使用术语“第一”和“第二”等来描述各种元素，但是这些元素不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元素和另一元素。例如，在不脱离示例实施例的范围的情况下，第一元素可以被称为第二元素，并且类似地，第二元素可以被称为第一元素。如本文中使用的，术语“和/或”包括一个或多个所列术语的任何和所有组合。
本文中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而不旨在限制示例实施例。如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指示。还应当理解，当在本文中使用时，术语“包括”、“包括有”、“具有”、“有)”、“包括含”和/或“包含有”指定所述特征、元素和/或组件等的存在，但是不排除一个或多个其他特征、元素、组件和/或其组合的存在或增加。
在以下说明书和权利要求书中，除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。
如本文中使用的，术语“无线通信网络”是指遵循任何合适的无线通信标准的网络，诸如新无线电(NR)、长期演进(LTE)、高级LTE(LTE-A)、宽带码分多址(WCDMA)、高速分组接入(HSPA)等。“无线通信网络”也可以被称为“无线通信系统”。此外，无线通信网络中的网络设备之间、网络设备与终端设备之间、或终端设备之间的通信可以根据任何合适的通信协议来执行，包括但不限于全球移动通信系统(GSM)、通用移动电信系统(UMTS)、长期演进(LTE)、新无线电(NR)、无线局域网(WLAN)标准(诸如IEEE 802.11标准)、和/或当前已知或未来将开发的任何其他适当的无线通信标准。
如本文中使用的，术语“网络设备”是指无线通信网络中的节点，终端设备经由该节点能够接入网络并且从中接收服务。取决于所应用的术语和技术，网络设备可以是指基站(BS)或接入点(AP)，例如，节点B(NodeB或NB)、演进型NodeB(eNodeB或eNB)、NR NB(也称为gNB)、远程无线电单元(RRU)、无线电报头(RH)、远程无线电头(RRH)、中继、低功率节点(诸如毫微微、微微等)。
术语“终端设备”是指可以能够进行无线通信的任何终端设备。通过示例而非限制，终端设备也可以被称为通信设备、用户设备(UE)、订户站(SS)、便携式订户站、移动站(MS)或接入终端(AT)。终端设备可以包括但不限于移动电话、蜂窝电话、智能电话、IP语音(VoIP)电话、无线本地环路电话、平板电脑、可穿戴终端设备、个人数字助理(PDA)、便携式计算机、台式计算机、图像捕获终端设备(诸如数码相机)、游戏终端设备、音乐存储和播放器件、车载无线终端设备、无线端点、移动台、笔记本电脑内置设备(LEE)、笔记本电脑安装设备(LME)、USB加密狗、智能设备、无线用户驻地设备(CPE)等。在以下描述中，术语“终端设备”、“通信设备”、“终端”、“用户设备”和“UE”可以互换使用。
作为又一示例，在物联网(IOT)场景中，终端设备可以表示执行监测和/或测量并且将这样的监测和/或测量的结果传输给另一终端设备和/或网络设备的机器或其他设备。在这种情况下，终端设备可以是机器到机器(M2M)设备，其在3GPP上下文中可以称为机器类型通信(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。这样的机器或设备的示例是传感器、计量设备(诸如电表)、工业机械、或家用器件或个人器件，例如冰箱、电视、个人可穿戴设备(诸如手表)等。在其他场景下，终端设备可以表示能够监测和/或报告其操作状态或与其操作相关联的其他功能的车辆或其他设备。
如本文中使用的，下行链路(DL)传输是指从网络设备到UE的传输，而上行链路(UL)传输是指相反方向上的传输。也就是说，在DL中，网络设备是传输器，并且UE是接收器设备；而在UL中，UE是传输器，并且网络设备是接收器设备。
图1示出了可以在其中实现本公开的实施例的示例无线通信网络100。如所示出的，无线通信网络100可以包括一个或多个网络设备，例如网络设备101。网络设备101可以是以下形式：基站(BS)、节点B(NB)、演进型NB(eNB)、gNB、虚拟BS、基站收发器(BTS)、或基站子系统(BSS)、AP等。
在该示例中，网络设备101向在其覆盖范围内的一组UE 102-1、102-2和102-3(统称为“UE 102”)提供无线电连接。应当理解，在一些实施例中，网络设备可以向更少或更多的UE提供服务，并且在该所示示例中，UE的数目并不暗示对本公开的范围的任何限制。
在一些实施例中，网络设备(例如，图1中的网络设备101)可以配备有多个传输天线和/或多个接收天线，并且利用多个天线服务于在其覆盖范围内的UE。同样地，在一些实施例中，一些或全部UE 102可以配备有用于传输和/或接收的多个天线。另外，多个UE 102可以被调度为在相同或重叠的时频资源中进行传输或接收，从而形成多用户MIMO(MU-MIMO)方案。因此，在某些情况下，可能需要接收器设备(其可以是网络设备或UE)以检测从多个天线传输的信号。
接收器设备(例如，基站)通常包括基带单元(BBU)和远程无线电单元(RRU)。图2示出了基于正交频分复用(OFDM)的系统(例如，长期演进(LTE)系统)中的基站的基本接收器结构200。在示例接收器结构200中，RRU 210通过所谓的参考点3(RP3)接口(例如，在光纤上运行的开放基站架构计划(OBSAI)链路或通用公共无线电接口(CPRI)链路230)将从每个天线接收的时域数字同相/正交(I/Q)数据传输给BBU 220。然后，来自所有接收天线的I/Q数据通过快速傅里叶变换(FFT)块222从时域变换到频域，并且被馈送给信道估计块223和最大比率组合(MRC)/干扰抑制组合(IRC)接收器块224。信道估计块223基于上行链路解调参考信号(DMRS)执行信道估计，并且MRC/IRC接收器块224基于MRC或IRC算法执行频域均衡，并且执行均衡数据的解码(例如，Turbo解码)。
在图2所示的示例中，接收器结构200还包括探测参考信号(SRS)接收器225和DL调度器226。SRS接收器225基于来自UE的SRS获得信道估计，并且DL调度器226确定用于DL传输的调度参数。例如，DL调度器226可以基于在SRS接收器225处获得的信道估计来计算信道的协方差矩阵，并且计算用于下行链路传输(例如，以在LTE时分双工(TDD)中指定的传输模式7和传输模式8)的本征波束成形权重。
图2所示的接收器结构在少量接收天线(例如，2、4或8个天线)的情况下工作良好。当接收天线的数目很小时，从成本角度来看，数字信号处理(DSP)资源和前传带宽要求都是可以接受的，因为在这种情况下要处理的总体I/Q数据量相对较小。然而，对于大规模MIMO，天线数目急剧增加(例如，从8个增加到64个、128个或256个)，并且I/Q数据量随着天线数目成指数增长。结果是，对DSP资源和前传带宽两者的需求都大大增加。
特别地，为了支持具有图2所示的接收器结构200的mMIMO系统，可以通过OBSAI或CPRI链路230在BBU 220与RRU 210之间交换更多的数字I/Q数据，这表示将需要基于OBSAI或CPRI的前传230的更多的传输带宽(光纤)以承载大量的I/Q数据。
另外，随着天线数目的增加，在BBU 220处将需要更多的DSP资源来处理在上行链路方向上接收的I/Q数据，例如在块222-226中。例如，当天线数目从8个增加到64个时，与具有8个接收天线的传统通信系统相比，将需要8倍的DSP资源和8倍的前传带宽。附加地，在mMIMO系统中，可以利用更高级和复杂的算法来支持更高阶的多用户MIMO，从而导致附加的DSP资源需求。
用于在上行链路中支持大规模MIMO的最直接的方法是向前传链路添加更多带宽，以便可以将增加量的I/Q数据直接从RRU传输到接收器设备的BBU。这表示，需要更多的光纤和小型可插拔单元(SFP)来连接BBU和RRU。同时，在BBU侧需要更多的DSP资源来处理大量的I/Q数据(对于64天线的情况，I/Q数据是具有8天线的MIMO接收器的大约8倍)。总而言之，为了支持具有图2所示的传统接收器结构200的大规模MIMO系统，硬件成本将急剧增加。
为了解决上述问题中的至少一部分，在本公开中提出了方法和装置。本公开的一些实施例旨在通过利用高度相关的天线阵列的信号传播特性来引入可以应用于例如大规模MIMO系统的低成本接收器。在一些实施例中，通过将一些计算出的波束成形权重应用于高度相关的天线元件，可以形成朝向感兴趣用户的方向的期望波束。以这种方式，可以将上行链路中的大量天线“压缩”为功率损耗有限的少量虚拟天线。结果是，减少了要处理的数据量，并且可以减少对用于上行链路信道估计和数据检测的前传带宽和/或DSP资源的需求。
图3示出了根据本公开的实施例的接收器设备300的框图。接收器设备300可以是例如图1所示的网络设备101或UE 102。为了便于讨论，下面将参考图1所示的网络设备101和通信网络100来描述方法300。然而，本公开的实施例不限于此。
如图3所示，接收器设备300包括远程单元(RRU)310和基带单元(BBU)320。RRU 310被配置为从第一数目的接收天线接收第一组信号。例如，在mMIMO系统中，第一数目可以是64、128或甚至256。BBU 320包括接口单元321、波束成形单元322和检测单元323。第一组信号可以包括数据和/或控制信号，例如来自一个或多个终端设备102的物理上行链路共享信道(PUSCH)和/或物理上行链路控制信道(PUCCH)信号。
接口单元321被配置为从RRU 310获得第一组信号。接口单元321可以经由在光纤上运行的OBSAI或CPRI链路来从RRU获得第一组信号，但是本公开不限于此。
波束成形单元322被配置为通过针对所获得的第一组信号执行接收波束成形来生成与第二数目的虚拟天线相关联的第二组信号。第二数目小于第一数目，这表示，大量的接收天线被压缩为少量的虚拟天线，从而使得要在检测单元323中处理的信号更少。例如，64、128或甚至256个接收天线可以被压缩为4个虚拟天线。
在实施例中，波束成形单元322可以被配置为基于第一数目的接收天线的相关性来执行接收波束成形。该实施例背后的原理是，天线阵列中的高度相关的天线元件可以形成朝着感兴趣用户的方向的一个或多个虚拟波束，其中用于用户的大部分信号能量保持在虚拟波束中。例如，在上行链路方向上，通过将来自所选择的高度相关的接收天线的I/Q数据与适当的本征波束成形权重进行组合，可以仅以有限的功率损耗来形成第二数目的虚拟天线。功率损耗随着天线相关性的增加而减小。或者，换言之，接收波束成形为具有更高相关性的接收天线提供更好的性能。波束成形还使得可以采用具有空间复用的多用户MIMO方案。
备选地或附加地，在一些实施例中，基带单元320还可以包括耦合到接口单元321的参考信号(RS)接收单元324。RS接收单元324被配置为从第一数目的接收天线获得RS。作为示例而非限制，RS可以是来自图1所示的终端设备102的解调RS(DMRS)或探测RS(SRS)。在实施例中，波束成形单元322可以耦合到RS接收单元324，并且被配置为基于所接收的RS来生成波束成形权重。
本公开的实施例不限于用于执行接收波束成形的任何特定方式，并且仅出于说明目的，下面将提供示例。在该示例中，例如，可以基于天线的相关性来将可以形成天线阵列的第一数目的接收天线划分为M个子阵列。由第一数目的接收天线形成的天线阵列可以基于它们的极化和/或位置被划分为M个子阵列，但是本公开不限于此。在实施例中，每个子阵列中包括的天线是高度相关的，并且可以用于经由波束成形来形成虚拟天线。
图4中示出了天线阵列划分的示例。在该示例中，将包括具有交叉极化的64个天线(或天线元件)的天线阵列400划分为4个子阵列410-440。每个子阵列在两个连续行中包含具有相同极化的16个天线，以确保每个子阵列内的天线的高度相关性。例如，具有索引1-8和17-24的天线形成子阵列410，并且具有索引9-16和25-32的天线形成子阵列420。同样，形成子阵列430和440。注意到，在图4中，用实线表示的天线在一个方向上被极化，而用虚线表示的天线在另一方向上被极化。
来自每个子阵列的I/Q数据将被馈送到BBU 320以进行进一步处理。在波束成形单元322中，可以基于信道协方差矩阵Ri，m为用户i和子阵列m生成长期波束成形权重Wi，m，该信道协方差矩阵可以通过以下方式来获得：
作为示例而非限制，Ri，m可以基于在RS接收单元324处接收的RS的统计信息来获得。
实施例不限于用于基于信道协方差矩阵Ri，m来获得波束成形权重Wi，m的任何特定算法。为了实现性能优化，可以使用一些高级或优化算法。例如，由Karin Schuler等人在2008年的IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION的56卷7号的“Tapering ofMultitransmit Digital Beamforming Arrays”中提出的渐缩算法(taperingalgorithm)、或者由Rafqul Islam博士等人在2007IEEE International Conference onTelecommunications and Malaysia International Conference on Communications的会议记录的14-17页发布的“Adaptive Beamforming with 16Element Linear ArrayUsing MaxSIR and MMSE Algorithms”中提出的最大信噪比(maxSIR)算法可以用于避免多用户MIMO情况下的用户之间的干扰。
对于每个子阵列m(m＝0，1，...，M-1)和每个用户i(i＝0，1，...，I-1)，其中M是子阵列的总数并且I是正在调度的用户的总数，形成接收波束，并且针对波束m生成的信号可以表示为：
其中N是每个子阵列中的物理天线的总数，j表示子阵列中的接收天线的索引，n是子载波索引。yn，m，i是经由波束成形而获得的第二组信号中的一个信号，而xn，j表示从第一数目的接收天线中的天线j和子载波n接收的第一组信号中的一个信号。∑表示求和运算。以这种方式，仅与M个虚拟天线相对应的M个信号(即，第二组信号)将被输出到检测单元323以进行进一步处理。要处理的数据量被大大地减少。
在一些实施例中，检测单元323可以包括被配置为针对第二组信号获得信道估计的信道估计单元和被配置为基于所获得的信道估计来针对第二组信号执行均衡和解码的解码单元。信道估计单元和解码单元可以以与图2所示的信道估计块223和MRC/IRC接收器块224类似的方式来实现。例如，解码单元可以被实现为用于4个接收天线的常规MRC/IRC接收单元，以用于信号均衡和解码。
应当理解，在一些其他实施例中，取决于在传输器设备侧利用的传输处理，可以在检测单元323中包括附加的或不同的数据处理单元。
可选地，在一些实施例中，接收器设备300还可以包括连接在接口单元321与波束成形单元322之间的变换单元327。变换单元327被配置为从接口单元321获得第一组信号，通过将第一组信号从时域变换到频域来生成第三组信号，并且向波束成形单元322输出第三组信号。也就是说，在这种情况下，波束成形单元322未被配置为直接基于第一组信号来执行波束成形，但是被配置为针对从第一组信号中得出的第三组信号执行波束成形。在实施例中，接收器设备300可以在基于OFDM的系统中使用，并且在这种情况下，变换单元327可以是离散傅里叶变换(DFT)单元或快速傅里叶变换(FFT)单元。
图5示出了另一接收器设备500的框图，该另一接收器设备500可以被认为是具有FFT单元的接收器设备300的示例实现。接收器设备500可以例如在用于LTE大规模MIMO的OFDM系统中利用。
如图5所示，接收器设备500包括RRU 510和BBU 520。BBU 520包括FFT单元521，FFT单元521被配置为对通过OBSAI或CPRI链路从RRU 510获得的第一组信号执行FFT运算。从FFT单元521输出的频域信号被馈送到波束成形单元522和SRS接收单元525。SRS接收单元525从所接收的信号中提取SRS信号，并且将它们输出到波束成形权重生成单元526以用于基于SRS信号的统计信息来生成波束成形权重。例如，波束成形权重生成单元526可以基于从SRS信号中估计的信道协方差矩阵来生成波束成形权重。从波束成形权重生成单元526输出的波束成形权重被馈送到波束成形单元522以生成第二波束成形组信号。在一些实施例中，波束成形权重生成单元526还可以被配置为生成用于下行链路传输的波束成形权重。
第二波束成形组信号被传送到信道估计单元523，在信道估计单元523中，基于例如上行链路DMRS获得信道估计。信道估计和第二组信号都被馈送到检测单元524，检测单元524被配置为执行频域均衡(例如，利用MRC或IRC算法)和Turbo解码。检测单元524可以将检测到的信号传送到层2(L2)以进行进一步处理。
在接收器设备300和500两者中，通过将波束成形单元(322、522)引入到BBU(320、520)中，可以极大地减小馈送到检测单元(323、524)的信号量。结果是，将数字信号处理(DSP)所需要的资源保持在可接受的水平。也就是说，接收器设备300和500能够通过将大量I/Q数据变换成少量波束而仅利用有限的DSP资源来处理大量I/Q数据(就像传统的4RX/8RX接收器一样)。
图3或图5所示的接收器设备解决了BBU侧的DSP资源问题；然而，前传连接仍然需要高带宽。在一些实施例中，通过在接收器设备的RRU中实现波束成形单元，可以显著降低DSP资源需求和前传带宽需求两者。为了说明而不是限制，图6中示出了具有这种结构的示例接收器设备。
如图6所示，接收器设备600包括RRU 610和BBU 620。RRU 610包括被配置为从第一数目的接收天线接收第一组信号的接收单元611和耦合到接收单元611并且被配置为通过针对第一组信号执行接收波束成形来生成与第二数目虚拟天线相关联的第二组信号的波束成形单元612。第二数目小于第一数目。
与图5所示的结构不同的是，接收器设备600的波束成形单元612位于RRU 610中。这表示，经由前传(例如，OBSAI或CPRI)链路从RRU 610传输到BBU 620的数据是数据量减少的经波束成形的信号。结果是，例如，不需要前传链路来支持用于多达256个接收天线的大量信号的传输，而仅需要前传链路来支持用于4个虚拟天线的少量信号的传输。
在一些实施例中，RRU可以可选地包括FFT单元613，FFT单元613连接在接收单元611与波束成形单元612之间并且被配置为从接收单元获得第一组信号，通过将第一组信号从时域变换到频域来生成第三组信号，并且向波束成形单元612输出第三组信号。然而，应当理解，在某些实施例中，如果接收器设备600在基于OFDM的系统中未利用，可以从接收器设备600省略FFT单元613。
在实施例中，RRU 610还可以包括耦合到接收单元611并且被配置为从第一数目的接收天线获得参考信号的参考信号接收单元614。在该实施例中，波束成形单元612还耦合到参考信号接收单元614并且被配置为基于所接收的参考信号(例如，SRS或DMRS)来生成波束成形权重。
本公开的实施例不限于波束成形单元612的任何特定实现。例如而非限制，波束成形单元612可以被配置为基于第一数目的接收天线的相关性来执行接收波束成形。备选地或另外地，波束成形单元612可以包括或耦合到波束成形权重生成单元(未示出)，并且波束成形权重生成单元可以被配置为基于例如可以从所接收的参考信号中得出的信道协方差矩阵来生成波束成形权重。
如图6所示，接收器设备600的BBU 620包括被配置为从RRU 610获得第二组信号的接口单元621和耦合到接口单元621并且被配置为检测第二组信号的检测单元622。检测单元621可以以与图3或图5所示的对应单元323或524相似的方式实现，并且因此不再赘述。作为示例，检测单元可以包括信道估计单元、均衡单元和解码单元。
图7示出了可以被认为是接收器设备600的示例实现的接收器设备700的框图。例如，接收器设备可以在基于OFDM的系统中使用。
如图7所示，接收器设备700包括RRU 710和BBU 720。RRU 710包括波束成形单元711、波束成形权重计算单元712和FFT单元713。单元711-713可以被配置为执行与参考图5的单元522、526和521描述的操作类似的操作。
注意到，尽管波束成形权重计算单元712被示出为与波束成形单元711分离的单元，但是在一些实施例中，波束成形权重计算单元712可以被实现为波束成形单元711的一部分。备选地，在另一实施例中，波束成形权重计算单元712可以在BBU 720中实现，并且在这种情况下，从波束成形权重计算单元712输出的波束成形权重可以经由前传链路被传输到波束成形单元711。
此外，在图7所示的示例中，BBU 720包括被配置为针对第二组信号获得信道估计的信道估计单元721、被配置为基于所获得的信道估计来针对第二组信号执行均衡和解码的解码单元722、以及调度单元723。信道估计单元721和解码单元722可以形成图6中的检测单元622。解码单元722可以将解码数据传送到上层，例如L2。调度单元723可以被配置为针对上行链路(例如，PUSCH)和下行链路(例如，PDSCH)两者来控制波束成形操作。
对于所提出的接收器结构，仅需要少量的BBU板(或DSP资源)来支持配备有大天线阵列的大规模MIMO小区。此外，在一些实施例中，仅需要很少数目的光纤来连接服务于配备有大天线阵列的大规模MIMO小区的接收器设备的BBU和RRU。
现在参考图8，图8示出了方法800的流程图，该方法800可以在接收器设备(例如，图1所示的网络设备101或UE 102)中实现。为了便于讨论，下面将参考图1所示的网络设备101和通信网络100来描述方法800。然而，本公开的实施例不限于此。
在框810处，网络设备101从第一数目的接收天线获得第一组信号。在实施例中，网络设备101可以在其BBU处从其RRU接收第一组信号。RRU耦合到或包括第一数目的接收天线。
在框820处，网络设备101通过针对第一组信号执行接收波束成形来生成与第二数目的虚拟天线相关联的第二组信号。第二数目(例如，4或8)小于第一数目(例如，64或128)。
在实施例中，网络设备101可以利用其BBU来生成第二组信号。在这种情况下，网络设备101可以具有与图3或图5所示的结构相似的结构。
备选地，在实施例中，在框820处，网络设备101可以在其RRU处从第一数目的接收天线获得第一组信号。然后，在框820处，网络设备101可以在RRU处生成第二组信号。在这种情况下，网络设备101可以具有与图6或图7中所示的结构相似的结构。
在一些实施例中，网络设备101可以通过直接针对第一组信号执行波束成形来生成第二组信号。在一些其他实施例中，网络设备101可以通过针对第三组信号执行波束成形来生成第二组信号，第三组信号经由时域到频域变换(例如，通过FFT操作)从第一组信号中被得出。也就是说，在一些实施例中，在框820处，网络设备101可以通过将第一组信号从时域变换到频域来获得第三组信号；并且针对第三组信号执行接收波束成形。
网络设备101可以使用任何适当的算法来执行波束成形。为了说明而非限制，网络设备101可以基于从第一数目的接收天线接收的RS(例如，SRS或DMRS)来生成波束成形权重。备选地或另外地，网络设备101可以基于第一数目的接收天线的相关性来执行接收波束成形。上面参考图3至图7提供的描述也适用于此处，并且不再赘述。
在框830处，网络设备101检测第二组信号。取决于在传输器侧执行的传输处理，网络设备101处的检测可以不同。一般而言，可以在框830处执行与传输处理相对应的反向操作。在实施例中，在框830处，网络设备101可以针对第二组信号获得信道估计，并且基于所获得的信道估计来针对第二组信号执行均衡和解码。
由于第二组信号是与少量虚拟天线相对应的经波束成形的信号，所以与直接检测与大量接收天线相对应的第一组信号相比，框830处的检测操作所需要的DSP资源大大减少。
在一些实施例中，第二组信号从网络设备的RRU被获得。在这些实施例中，放宽了对前传链路带宽的要求，因为仅少量数据经由前传链路进行交换。
根据本公开的实施例，执行链路级仿真以评估接收器设备的性能，并且针对检测性能的评估结果在表1中示出。在仿真中，假定采用渐缩和maxSIR算法以生成用于8层多用户MIMO场景的波束成形权重，其中每个用户位于不同的DOA中，如图9中所示。表1分别示出了多用户IRC和单用户IRC检测算法实现10％的误块率(BLER)所需要的以dB为单位的信噪比(SNR)。从表1可以看出，渐缩和maxSIR波束成形算法均能达到令人满意的性能，并且可能成为实际产品的有希望的候选。另外，利用渐缩BF算法和单用户IRC检测算法，接收器设备以较低的复杂度实现了相对较好的性能(对于6层多用户MIMO是足够的)。
表1.所提出的接收器设备的链路级仿真结果
尽管以上描述中的一些是在图1所示的无线通信系统的上下文中进行的，但是这不应当被解释为限制本公开的精神和范围。本公开的原理和概念可以更普遍地适用于其他场景。
本文中描述的技术可以通过各种手段来实现，使得实现利用实施例描述的对应装置的一个或多个功能的装置不仅包括现有技术手段，而且还包括用于实现利用实施例描述的对应装置的一个或多个功能的手段，并且其可以包括用于每个单独功能的单独部件、或者可以被配置为执行两个或更多个功能的部件。例如，这些技术可以以硬件(一个或多个装置)、固件(一个或多个装置)、软件(一个或多个模块)或其组合来实现。对于固件或软件，实现可以通过执行本文中描述的功能的模块(例如，过程、功能等)来进行。
例如而非限制，根据本公开的实施例的接收器设备的BBU和RRU可以包括一个或多个处理器(诸如数据处理器(DP))和耦合到处理器的一个或多个存储器(MEM)。接收器设备的BBU和RRU还可以包括耦合到处理器的传输器TX和接收器RX。MEM可以是非瞬态机器可读存储介质，并且可以存储程序或计算机程序产品(PROG)。PROG可以包括指令，该指令当在相关联的处理器上执行时使得装置能够根据本公开的实施例进行操作，例如以执行方法800的一些或全部操作，或者执行图3、图5、图6或图7所示的BBU或RRU中包括的一个或多个处理单元的功能。一个或多个处理器和一个或多个MEM的组合可以形成适于实现本公开的各种实施例的处理部件。
MEM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，诸如基于半导体的存储器终端设备、磁存储器终端设备和系统、光学存储器终端设备和系统、固定存储器和可移动存储器。
处理器可以是适合于本地技术环境的任何类型，作为非限制性示例，并且可以包括以下中的一项或多项：通用计算机、专用计算机、微处理器、DSP、现场可编程门阵列(FPGA)和基于多核处理器架构的处理器。例如而非限制，图3和图5至图7所示的一些处理单元可以经由DSP来实现。
此外，尽管操作以特定顺序描绘，但是这不应当被理解为要求这样的操作以所示的特定顺序或以连续的顺序执行，或者执行所有示出的操作以获得理想的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。同样，尽管以上讨论中包含若干特定实现细节，但是这些细节不应当被解释为对本文中描述的主题的范围的限制，而应当被解释为对可以特定于特定实施例的特征的描述。在本说明书中在单独的实施例的上下文中描述的某些特征也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征也可以在多个实施例中或以任何合适的子组合来实现。而且，尽管以上可以将特征描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此要求保护，但是在某些情况下可以从组合中去除所要求保护的组合中的一个或多个特征，并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变体。
对于本领域技术人员而言很清楚的是，随着技术的进步，可以以各种方式来实现本发明构思。本领域普通技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求书中阐述的本公开的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应当被认为是说明性的而不是有限制性意义，并且所有这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。本文中寻求的保护如以下权利要求书所述。
下面列出了本公开中使用的一些缩写及其对应表达：
BBU 基带单元
BLER 误块率
BS 基站
CPRI 通用公共无线电接口
DMRS 解调参考信号
DSP 数字信号处理器
FDD 频分双工
FFT 快速傅里叶变换
IRC 干扰抑制组合
I/Q 同相/正交
LTE 长期演进
MIMO 多输入多输出
MRC 最大比率组合
MU-MIMO 多用户MIMO
OBSAI 开放基站架构计划
OFDM 正交频分复用
PUCCH 物理上行链路控制信道
PUSCH 物理上行链路共享信道
RP3 参考点3
RRU 远程无线电单元
SNR 信噪比
SIR 信干比
SFP 小型可插拔
SRS 探测参考信号
TDD 时分双工

Claims (14)

1.一种在接收器设备中实现的方法，包括：
从第一数目的接收天线获得第一组信号；
通过基于所述第一数目的接收天线的相关性来针对所述第一组信号执行接收波束成形，并且基于所述相关性来确定朝着用户的方向的一个或多个虚拟波束，来生成与第二数目的虚拟天线相关联的第二组信号，所述第二数目小于所述第一数目；以及
检测所述第二组信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中
获得所述第一组信号包括：
在所述接收器设备的基带单元处从所述接收器设备的远程无线电单元接收所述第一组信号；并且
生成和检测所述第二组信号包括：
在所述接收器设备的所述基带单元处生成和检测所述第二组信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中针对所述第一组信号执行接收波束成形包括：
通过将所述第一组信号从时域变换到频域来获得第三组信号；以及
针对所述第三组信号执行所述接收波束成形。
4.根据权利要求1所述的方法，其中
获得所述第一组信号包括：
在所述接收器设备的远程无线电单元处从所述第一数目的接收天线获得所述第一组信号；
生成所述第二组信号包括：
在所述远程无线电单元处生成所述第二组信号；并且
检测所述第二组信号包括：
在所述接收器设备的基带单元处从所述远程无线电单元获得所述第二组信号；以及
在所述基带单元处检测所述第二组信号。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中针对所述第一组信号执行接收波束成形包括：
基于从所述第一数目的接收天线接收的参考信号来生成波束成形权重。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中检测所述第二组信号包括：
针对所述第二组信号获得信道估计；以及
基于所获得的所述信道估计来针对所述第二组信号执行均衡和解码。
7.一种接收器设备，包括远程无线电单元和基带单元，其中
所述远程无线电单元被配置为从第一数目的接收天线接收第一组信号；并且
其中所述基带单元包括：
接口单元，被配置为从所述远程无线电单元获得所述第一组信号；
波束成形单元，被配置为通过基于所述第一数目的接收天线的相关性来针对所获得的所述第一组信号执行接收波束成形，并且基于所述相关性来确定朝着用户的方向的一个或多个虚拟波束，来生成与第二数目的虚拟天线相关联的第二组信号，所述第二数目小于所述第一数目；以及
检测单元，被配置为检测由所述波束成形单元生成的所述第二组信号。
8.根据权利要求7所述的接收器设备，其中所述基带单元还包括：
变换单元，连接在所述接口单元与所述波束成形单元之间，所述变换单元被配置为：
从所述接口单元获得所述第一组信号；
通过将所述第一组信号从时域变换到频域来生成第三组信号；以及
向所述波束成形单元输出所述第三组信号；并且
所述波束成形单元被配置为针对所述第三组信号执行所述接收波束成形。
9.根据权利要求7或8所述的接收器设备，其中所述基带单元还包括：
参考信号接收单元，被耦合到所述接口单元，并且被配置为从所述第一数目的接收天线获得参考信号；并且
所述波束成形单元还被耦合到所述参考信号接收单元并且被配置为基于所接收的参考信号来生成波束成形权重。
10.根据权利要求7或8所述的接收器设备，其中所述检测单元包括：
信道估计单元，被配置为针对所述第二组信号获得信道估计；以及
解码单元，被配置为基于所获得的所述信道估计来针对所述第二组信号执行均衡和解码。
11.一种接收器设备，包括远程无线电单元和基带单元，其中：
所述远程无线电单元包括：
接收单元，被配置为从第一数目的接收天线接收第一组信号；以及
波束成形单元，被耦合到所述接收单元并且被配置为通过基于所述第一数目的接收天线的相关性来针对所述第一组信号执行接收波束成形，并且基于所述相关性来确定朝着用户的方向的一个或多个虚拟波束，来生成与第二数目的虚拟天线相关联的第二组信号，所述第二数目小于所述第一数目；并且
所述基带单元包括：
接口单元，被配置为从所述远程无线电单元获得所述第二组信号；以及
检测单元，被耦合到所述接口单元并且被配置为检测所述第二组信号。
12.根据权利要求11所述的接收器设备，其中所述远程无线电单元还包括：
变换单元，连接在所述接收单元与所述波束成形单元之间并且被配置为：
从所述接收单元获得所述第一组信号；
通过将所述第一组信号从时域变换到频域来生成第三组信号；以及
向所述波束成形单元输出所述第三组信号；并且
所述波束成形单元被配置为针对所述第三组信号执行所述接收波束成形。
13.根据权利要求11或12所述的接收器设备，其中所述远程无线电单元还包括：
参考信号接收单元，被耦合到所述接收单元并且被配置为从所述第一数目的接收天线获得参考信号；并且
所述波束成形单元还被耦合到所述参考信号接收单元并且被配置为基于所接收的参考信号来生成波束成形权重。
14.根据权利要求11或12所述的接收器设备，其中所述检测单元包括：
信道估计单元，被配置为针对所述第二组信号获得信道估计；以及
解码单元，被配置为基于所获得的所述信道估计来针对所述第二组信号执行均衡和解码。
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