CN111817763A - 包括多个平板天线的电子设备及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电子设备及其操作方法。该电子设备包括多个平板天线并且存储关于多个码本的信息，该电子设备的操作方法包括：基于环境信息确定多个平板天线当中的至少一个平板天线；从基站接收控制信息；以及基于确定的至少一个平板天线和接收到的控制信息，选择多个码本当中的最优码本。

Description

包括多个平板天线的电子设备及其操作方法
相关申请的交叉引用
本申请基于2019年4月12日提交的韩国专利申请第10-2019-0043303号和2019年8月5日提交的韩国专利申请第10-2019-0095171号并要求其优先权，其公开内容通过整体引用并入本文。
技术领域
本公开涉及无线通信系统，更具体地，涉及无线通信系统中基于包括多个平板天线的电子设备的最优码本的波束形成。
背景技术
最近，已经做出努力开发增强的5G通信系统或预5G通信系统来满足自从第四代(fourth generation，4G)通信系统商业化以来日益增长的无线数据业务需求。为此，5G通信系统或预5G通信系统被称为超4G网络通信系统或后长期演进(long term evolution，LTE)系统。
为了实现高的数据传输速率，在超高频(毫米波)频段(例如，60-GHz频段)中实施5G通信系统。而且，在用于5G通信系统的超高频频段中，为了减轻电子波的路径损耗并增加电子波的传输距离，已经讨论了波束形成、大规模多输入多输出(multiple-inputmultiple-output，MIMO)、全维MIMO(FD-MIMO，full dimensional MIMO)、阵列天线、模拟波束形成、数字波束形成、混合波束形成和大规模天线技术。
发明内容
本公开提供了一种用于基于环境信息选择最优码本的电子设备，该电子设备具有多个平板天线。
根据本公开的一方面，提供了一种电子设备的操作方法，该电子设备具有多个平板天线并且存储关于多个码本的信息，该操作方法包括：基于与所述多个平板天线中的一个或更多个平板天线对应的环境信息，确定所述多个平板天线当中的至少一个平板天线；从基站接收控制信息；以及基于确定的至少一个平板天线和接收到的控制信息，选择所述多个码本当中的最优码本。
根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，其包括：通信接口，其包括多个平板天线；存储装置，其存储关于多个码本的信息；以及控制器，其被配置为基于与多个平板天线中的一个或更多个平板天线对应的环境信息，确定多个平板天线当中的至少一个平板天线，通过使用通信接口从基站接收控制信息，以及基于确定的至少一个平板天线和接收到的控制信息，选择所述多个码本当中的最优码本。
根据本公开的一个方面，提供了一种无线通信系统，包括：基站，其被配置为向电子设备传输控制信息；以及电子设备，其被配置为：基于与多个平板天线中的一个或更多个平板天线对应的环境信息，确定所述多个平板天线当中的至少一个平板天线，基于确定的至少一个平板天线和控制信息，选择所述多个码本当中的最优码本，以及基于选择的最优码本执行波束形成，其中，环境信息包括所述多个平板天线中的每一个平板天线的温度信息、功耗信息以及信道状态信息中的至少一个，并且其中，控制信息包括关于传输用于波束扫描的参考信号的时间间隔的定时信息和波束相关配置信息。
根据本公开的一方面，提供了一种电子设备，包括：存储器，存储一个或更多个指令；以及处理器，被配置为执行该一个或更多个指令以：基于与多个平板天线中的一个或更多个平板天线对应的信息，确定所述多个平板天线当中的至少一个平板天线；从基站接收控制信息；以及基于确定的至少一个平板天线和接收到的控制信息，选择多个码本当中的最优码本。
附图说明
从以下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本公开的实施例，其中：
图1示出了根据本公开的示例实施例的无线通信系统；
图2是根据本公开的示例实施例的基站的框图；
图3A是根据本公开的示例实施例的电子设备的框图；
图3B是根据本公开的示例实施例的多个平板天线的布置图；
图4是根据本公开的示例实施例的通信接口的框图；
图5是根据本公开的示例实施例的由电子设备执行的波束形成的流程图；
图6A是根据本公开的示例实施例的由电子设备执行的根据温度信息选择平板天线的流程图；
图6B是根据本公开的另一示例实施例的由电子设备执行的根据握持信息选择平板天线的流程图；
图6C是根据本公开的另一示例实施例的由电子设备执行的根据功率信息选择平板天线的流程图；
图6D是根据本公开的另一示例实施例的由电子设备执行的基于信道状态选择平板天线的流程图；
图7是根据本公开的另一示例实施例的由电子设备执行的选择最优码本的流程图；
图8示出了根据本公开的示例实施例的天线元件之间的互耦的示例；
图9A示出了根据本公开的示例实施例的模拟/数字波束形成的示例；
图9B示出了根据本公开的另一示例实施例的模拟/数字波束形成的另一示例；以及
图10是根据本公开的示例实施例的由电子设备执行的选择最优波束图案的流程图。
具体实施方式
图1示出了根据本公开的示例实施例的无线通信系统。
参考图1，根据示例实施例，在无线通信系统1中提供了基站110和电子设备120。基站110和电子设备120可以被示为在无线通信系统1中使用无线电信道的节点。
基站110是提供到电子设备120的无线连接的网络基础设施。基站110可以具有覆盖(coverage)，覆盖被定义为基于信号可传输距离的特定地理区域。基站110可以由“接入点(access point，AP)”、“eNodeB(eNB)”、“第五代(5th generation，5G)节点”、“无线点”或具有与其等同技术含义的其他术语来替换。
根据本公开的各种示例实施例，基站110可以连接到一个或更多个“传输/接收点(transmission/reception point，TRP)”。基站110可以通过一个或更多个TRP向电子设备120传输下行链路信号，或者从电子设备120接收上行链路信号。
电子设备120是由用户使用的设备，并且可以通过无线电信道与基站110通信。电子设备120可以由“终端”、“用户设备(UE)”、“移动站”、“订户站”、“客户驻地设备(customerpremises equipment，CPE)”、“远程终端”、“无线终端”、“用户设备”或具有与其等同技术含义的其他术语来替换。
基站110和电子设备120可以在毫米波频段(例如，28GHz、30GHz、38GHz或60GHz)中传输和接收无线电信号。为了克服毫米波的高衰减特性，基站110和电子设备120可以执行波束形成。这里，波束形成可以包括传输波束形成和接收波束形成。也就是说，基站110和电子设备120可以赋予传输信号或接收信号方向性。为此，基站110和电子设备120可以通过波束搜索、波束训练或波束管理过程来选择用于无线通信的最优波束。
图2是根据本公开的示例实施例的基站的框图。
参考图2，基站110可以包括无线通信接口210、回程通信接口220、存储装置230和控制器240。
无线通信接口210可以通过无线电信道执行用于传输和接收信号的功能。根据本公开的示例实施例，无线通信接口210可以根据系统的物理层标准执行基带信号和比特流之间的转换功能。例如，无线通信接口210可以通过在数据传输期间对传输比特流进行编码和调制来生成复符号，并且通过在数据接收期间对基带信号进行解调和解码来恢复接收比特流。此外，无线通信接口210可以将基带信号上变频为射频(radio frequency，RF)频段信号，然后通过天线传输RF频段信号，或者将通过天线接收的RF频段信号下变频为基带信号。为此，无线通信接口210可以包括传输滤波器、接收滤波器、放大器、混频器、振荡器、数模转换器(digital to analog converter，DAC)、模数转换器(analog to digital converter，ADC)等。
而且，无线通信接口210可以传输和接收信号。例如，无线通信接口210可以传输同步信号、参考信号、系统信息、消息、控制信息、数据等。此外，无线通信接口210可以执行波束形成。无线通信接口210可以对要被传输或接收的信号应用波束形成权重(beamformingweight)，以便赋予信号方向性。无线通信接口210可以通过改变要被形成的波束来重复地传输信号。
根据示例实施例，回程通信接口220可以提供用于与网络中的其他节点进行通信的接口。也就是说，回程通信接口220可以将要从基站110传输到另一节点(例如，另一接入节点、另一基站、父节点、核心网络等)的比特流转换成物理信号，并将从另一节点接收的物理信号转换成比特流。
根据示例实施例，存储装置230可以存储用于基站110的操作的基本程序、应用程序和诸如配置信息的数据。存储装置230可以包括易失性存储器、非易失性存储器或者易失性存储器和非易失性存储器的组合。
根据示例实施例，控制器240可以控制基站110的操作。例如，控制器240通过无线通信接口210或回程通信接口220传输和接收信号。此外，控制器240在存储装置230中写入数据并从存储装置230读取数据。为此，控制器240可以包括至少一个处理器。
图3A是根据本公开的示例实施例的电子设备的框图。
参考图3A，电子设备120可以包括通信接口310、存储装置320、控制器330。
通信接口310通过无线电信道执行用于传输和接收信号的功能。例如，通信接口310根据系统的物理层标准执行基带信号和比特流之间的转换功能。例如，通信接口310可以通过在数据传输期间对传输比特流进行编码和调制来生成复符号，并且通过在数据接收期间对基带信号进行解调和解码来恢复接收比特流。此外，通信接口310可以将基带信号上变频为RF频段信号，然后通过天线传输RF频段信号，或者将通过天线接收的RF频段信号下变频为基带信号。例如，通信接口310可以包括传输滤波器、接收滤波器、放大器、混频器、振荡器、DAC、ADC等。通信接口310可以执行波束形成。通信接口310可以对要被传输或接收的信号应用波束形成权重，以便赋予信号方向性。根据本公开的各种示例实施例，通信接口310可以包括多个平板天线，例如第一平板天线310-1至第N平板天线310-N。根据示例实施例，多个平板天线310-1至310-N中的每一个平板天线可以包括阵列天线，并且可以布置在电子设备120的任意位置。
通信接口310可以传输和接收信号。通信接口310可以接收下行链路信号。下行链路信号可以包括同步信号(synchronization signal，SS)、参考信号(reference signal，RS)、系统信息、配置消息、控制信息、下行链路数据等。此外，通信接口310可以传输上行链路信号。上行链路信号可以包括随机接入相关信号或参考信号(例如，探测参考信号(sounding reference signal，SRS)，或解调参考信号(demodulation reference signal，DM-RS))、上行链路数据等。
存储装置320可以存储用于电子设备120的操作的基本程序、应用程序和诸如配置信息的数据。存储装置320可以包括易失性存储器、非易失性存储器或者易失性存储器和非易失性存储器的组合。此外，存储装置320可以响应于控制器330的请求而提供存储的数据。根据本公开的各种实施例，存储装置320可以包括存储关于多个码本的信息的码本存储装置325。码本存储装置325可以预先存储诸如波束形成权重的信息，以用于利用在多个平板天线310-1至310-N当中选择的用于无线通信的至少一个平板天线来执行最优波束形成。
控制器330控制电子设备120的一般操作。例如，控制器330可以通过通信接口310传输和接收信号。此外，控制器330可以在存储装置320中写入数据和从存储装置320读取数据。为此，控制器330可以包括至少一个处理器或微处理器，或者可以是处理器的一部分。当控制器330是处理器的一部分时，通信接口310和控制器330的一部分可以被称为通信处理器(communication processor，CP)。
控制器330可以包括码本确定电路331、信道状态监控电路332和功率监控电路333。信道状态监控电路332可以监控多个平板天线310-1至310-N的信道状态，并且功率监控电路333可以监控多个平板天线310-1至310-N的功耗值。例如，信道状态监控电路332和功率监控电路333可以周期性地向码本确定电路331传输多个平板天线310-1至310-N中的每一个平板天线的参考信号接收功率(reference signal received power，RSRP)值和功耗值。
码本确定电路331可以根据环境信息确定多个平板天线310-1至310-N当中的至少一个平板天线，并根据电子设备120的场景选择最优码本。例如，可以通过考虑每个平板天线的温度和功耗来确定用于执行无线通信的平板天线，并且可以在与确定的平板天线对应的多个码本当中确定针对诸如波束覆盖或波束宽度的使用场景而优化的码本。
根据示例实施例，控制器可以与一个或更多个传感器通信，诸如温度传感器341和接近传感器342。温度传感器341和接近传感器342被提供作为示例，但是本公开不限于此。因此，根据另一示例实施例，可以提供其他类型的传感器。
图3B是根据本公开的示例实施例的多个平板天线的布置图。
参考图3B，电子设备120可以包括多个平板天线。例如，电子设备120可以包括布置在电子设备120的角落处的第一平板天线310-1至第四平板天线310-4。
多个平板天线310-1至310-N中的每一个平板天线可以包括多个阵列天线。例如，第一平板天线310-1可以包括第一阵列天线311、第二阵列天线312和第三阵列天线313。在同一平板天线中包括的阵列天线可以是不同类型的阵列天线。第一阵列天线311可以对应于贴片阵列，并且第二阵列天线312和第三阵列天线313可以对应于偶极阵列。第二阵列天线312和第三阵列天线313可以分别在侧面方向上形成波束，并且第一阵列天线311可以在相对于电子设备120的平面的垂直方向上形成波束。
阵列天线中的每一个阵列天线可以包括多个天线元件。在第二阵列天线312和第三阵列天线313中包括的多个天线元件中的每一个天线元件可以对应于偶极天线元件，并且在第一阵列天线311中包括的多个天线元件中的每一个天线元件可以对应于贴片天线元件。
尽管已经参考偶极天线和贴片天线在上述实施例中描述了阵列天线和天线元件，但是实施例不限于此。此外，尽管已经参考布置在电子设备120的角落中的四个平板天线在上述实施例中进行了描述，但是还可以布置多个平板天线(例如，第K平板天线至第N平板天线，包括第P平板天线和第M平板天线)。
图4是根据本公开的示例实施例的通信接口的框图。
根据本公开的各种实施例，图4示出了图3A的通信接口310的详细配置的示例。参考图4，通信接口310可以是包括编码器和调制器410、数字波束形成器420、第一传输路径430-1至第N传输路径430-N以及模拟波束形成器440的电路。
编码器和调制器410执行信道编码。对于信道编码，可以使用低密度奇偶校验(lowdensity parity check，LDPC)码、卷积码和极性码中的至少一个。编码器和调制器410通过执行星座映射来生成调制符号。
数字波束形成器420对数字信号(例如，调制符号)执行波束形成。为此，数字波束形成器420将调制符号乘以波束形成权重。这里，波束形成权重用于改变信号的幅度和相位，并且可以称为“预编码矩阵”、“预编码器”等。数字波束形成器420向第一传输路径430-1至第N传输路径430-N输出数字波束形成的调制符号。在这种情况下，根据MIMO传输方案，调制符号可以被复用，或者相同的调制符号可以被提供给第一传输路径430-1至第N传输路径430-N。
第一传输路径430-1至第N传输路径430-N将数字波束形成的数字信号转换成模拟信号。为此，第一传输路径430-1至第N传输路径430-N中的每一个可以包括快速傅里叶逆变换(inverse fast Fourier transform，IFFT)算术运算器、循环前缀(cyclic prefix，CP)插入器、DAC和上变频器。CP插入器被用于正交频分复用(orthogonal frequency divisionmultiplexing，OFDM)方案，并且当应用了另一物理层方案(例如，滤波器组多载波(filterbank multi-carrier，FBMC))时可以被排除。也就是说，第一传输路径430-1至第N传输路径430-N为通过数字波束形成生成的多个流提供独立的信号处理过程。然而，根据实施方案，第一传输路径430-1至第N传输路径430-N中的一些组件可以被共同使用。模拟波束形成器440对模拟信号执行波束形成。为此，模拟波束形成器440将模拟信号乘以波束形成权重。这里，波束形成权重用于改变信号的幅度和相位。
尽管图4示出了基于信号被传输到另一电子设备(例如，基站110)的情形的示例，但是本公开的示例实施例不限于此。当从另一电子设备接收到无线电信号时，通信接口310可以包括解码器和解调器以及多个接收路径。例如，通信接口310可以接收无线电信号，将无线电信号转换成数字信号，并对数字信号进行解码和解调。
图5是根据本公开的示例实施例的由电子设备执行的波束形成的流程图。
参考图5，在操作510中，电子设备120可以基于环境信息确定至少一个平板天线。
环境信息可以指示电子设备120用来确定当传输无线电信号时选择多个平板天线310-1至310-N中的哪一个平板天线的信息。环境信息可以被称为各种术语，诸如外围信息或管理信息。环境信息可以包括各条信息，包括关于多个平板天线310-1至310-N中的每一个平板天线的温度的信息、指示信道状态的信息、关于电子设备120的功耗、剩余电池容量的信息以及关于用户握持电子设备120所用的形状的信息。
根据本公开的各种示例实施例，电子设备120可以基于一条或多条环境信息确定至少一个平板天线。例如，电子设备120可以仅使用环境信息中的温度信息。电子设备120可以选择通过从多个平板天线310-1至310-N中排除超过阈值温度的平板天线而剩余的平板天线当中的至少一个平板天线，以用于无线电信号的传输和接收。作为另一示例，电子设备120可以基于环境信息中的温度信息和功率信息确定至少一个平板天线。电子设备120可以在通过排除超过阈值温度的平板天线而剩余的平板天线当中根据更低功耗的顺序选择任意数量的平板天线。下面将参考图6A至图6D描述基于环境信息确定至少一个平板天线的具体示例实施例。
在操作520中，电子设备120可以从基站110接收控制信息。控制信息可以包括用于在基站110和电子设备120之间搜索最优波束的信息。例如，控制信息可以包括关于传输用于波束扫描的参考信号的时间点(例如，在哪个子帧号中的哪个符号定时号)和传输参考信号的间隔的长度的信息。此外，控制信息可以包括基站110从电子设备120请求的波束相关配置信息。例如，控制信息可以包括与波束的主瓣和旁瓣所需的特性相关的信息。
在操作530中，电子设备120可以基于确定的平板天线和从基站110接收的控制信息来选择最优码本。
根据本公开的各种实施例，电子设备120可以预先存储关于多个码本的信息。多个码本可以分别对应于使用多个平板天线310-1至310-N可得到的所有子集。例如，假设平板天线310-1至310-N的数量为4，则多个码本可以包括关于以下各项的码本信息：仅包括一个激活的平板天线的四个子集、包括两个激活的平板天线的六个子集、包括三个激活的平板天线的四个子集、以及包括所有激活的平板天线的一个子集。电子设备120可以包括为每个子集预设的与场景对应的码本信息。这将按如下方式组织。
[表1]
Figure BDA0002448206060000091
Figure BDA0002448206060000101
参考表1，存在与在电子设备120中包括的多个平板天线310-1至310-N对应的可组合的许多子集，并且可以分别为子集预先定义与使用激活的平板天线的多个场景对应的码本。尽管表1示出了电子设备120包括四个平板天线的情况，但是本实施例不限于此，并且可以使用各种数量的场景和各种数量的平板天线。
可以至少基于电子设备120的波束形成区域以及基站110和电子设备120之间的波束相关配置信息来确定表1中示出的多个场景(第一至第K场景)中的每一个场景。例如，可以基于关于波束覆盖、波束宽度和电子设备120的移动性的信息来确定波束形成区域，并且波束相关配置信息可以包括关于波束的主瓣的特性和波束的旁瓣的特性的信息。
根据本公开的各种实施例，电子设备120可以基于环境信息选择用于无线电信号的传输和接收的平板天线，并且确定对于所选择的平板天线最优的码本。例如，电子设备120可以通过考虑可从控制信息获取的波束管理信道状态信息参考信号(beam managementchannel state information-reference signal，BM CSI-RS)的接收定时、波束的主瓣和旁瓣的特性、波束覆盖、波束宽度、电子设备120的移动性等，根据与激活的平板天线对应的子集当中的一个场景来选择码本。
在操作540中，电子设备120可以根据选择的码本来执行波束形成。电子设备120可以根据存储在选择的码本中的模拟波束形成参数和数字波束形成参数来控制模拟波束形成器440和/或数字波束形成器420。
在操作550中，电子设备120可以向基站110传输指示确定的平板天线的信息。指示确定的平板天线的信息可以通过电子设备120和基站110之间的初始附接的信令来传输，或者通过被包括在电子设备120的周期性测量报告信息或用户设备能力信息中来传输。
根据本公开，操作510至550的顺序不限于图5中的示例性图示。根据本公开的其他示例实施例，操作的顺序可以不同，可以添加一个或更多个其他操作，并且可以省略一个或更多个操作。
图6A是根据本公开的示例实施例由电子设备执行的根据温度信息选择平板天线的流程图。
参考图6A，在操作511-1中，电子设备120可以从温度传感器341获得多个平板天线310-1至310-N中的每一个平板天线的温度信息。温度传感器341可以以每个预先确定的周期向控制器330重复地传输温度信息。温度传感器341的数量可以对应于平板天线310-1至310-N的数量。也就是说，多个平板天线310-1至310-N中的每一个平板天线可以连接到单个温度传感器341。
电子设备120可以获得多个平板天线310-1至310-N中的每一个平板天线的温度信息，并将温度信息与阈值温度值进行比较。阈值温度值可以对应于在制造时间点预设的值。阈值温度值可以指示太高而不会导致组件故障的温度值。例如，阈值温度值可以是90。
在操作511-2中，电子设备120可以选择在从多个平板天线310-1至310-N中排除其温度超过阈值温度值的平板天线之后而剩余的平板天线。电子设备120可以将多个平板天线310-1至310-N中的每一个平板天线的温度信息与阈值温度值进行比较，并且通过排除可能导致故障的平板天线来执行波束形成。例如，假设多个平板天线310-1至310-N包括第一平板天线310-1至第四平板天线310-4，并且第一平板天线310-1至第四平板天线310-4的温度值分别为100、70、85和91。电子设备120可以排除温度超过阈值温度值90的第一平板天线310-1和第四平板天线310-4。电子设备120可以确定要基于第二平板天线310-2、第三平板天线310-3及其组合来执行波束形成。因此，电子设备120可以预先防止由于平板天线的高温而导致的故障，并且获得大体的冷却效果。
图6B是根据本公开的示例实施例的由电子设备执行的根据手握持位置信息选择平板天线的流程图。
参考图6B，在操作512-1中，电子设备120可以从接近传感器342获得握持电子设备120的手的位置信息。位置信息可以包括关于用户已经握持了电子设备120的哪个部分的信息。接近传感器342的数量可以对应于平板天线310-1至310-N的数量。也就是说，多个平板天线310-1至310-N中的每一个平板天线可以连接到单个接近传感器342。
根据另一示例实施例，电子设备120可以从接近传感器342获得遮盖(或挡住)平板天线的物体的位置信息。也就是说，位置信息可以对应于与握持电子设备的手不同的物体。例如，物体可以是外壳或握持器(holder)，诸如用于将电子设备120附接到车辆的握持器。
电子设备120可以从连接到多个平板天线310-1至310-N的接近传感器342获得位置信息，并且识别被用户的手挡住的平板天线。例如，当从对应于第一平板天线310-1的接近传感器342接收到具有逻辑高或“1”的值的位置信息时，可以识别用户在当前握持电子设备120的同时与第一平板天线310-1接触。作为另一示例，当从对应于第二平板天线310-2的接近传感器342接收的位置信息具有逻辑低或“0”的值时，可以识别用户握持电子设备120但没有与第二平板天线310-2接触。
在操作512-2中，基于位置信息，电子设备120可以选择通过从多个平板天线310-1至310-N中排除与握持电子设备120的手接触的平板天线而剩余的平板天线当中的至少一个平板天线。电子设备120可以从分别连接到多个平板天线310-1至310-N的接近传感器342接收握持电子设备120的手的位置信息，并且在被识别为不与用户的手接触的平板天线当中选择至少一个平板天线。例如，当从连接到第一平板天线310-1的接近传感器342接收到的位置信息的值为“1”或逻辑高时，如果通过第一平板天线310-1执行波束形成，则可能无法执行正常通信，因为形成的波束被用户的手挡住。因此，电子设备120可以通过使用通过排除与用户的手接触的平板天线而剩余的平板天线来执行波束形成。因此，即使不测量多个平板天线310-1至310-N中的每一个平板天线的接收灵敏度，电子设备120也可以通过使用接近传感器数据来预先排除不能形成波束的平板天线，从而执行有效的波束形成。
图6C是根据本公开的示例实施例由电子设备执行的根据功率信息选择平板天线的流程图。
参考图6C，在操作513-1中，电子设备120可以获得关于多个平板天线310-1至310-N中的每一个平板天线的功耗的信息。图3A的控制器330还可以包括功率监控电路333，并且功率监控电路333可以监控由多个平板天线310-1至310-N中的每一个平板天线消耗的功率值。
电子设备120可以通过功率监控电路333获得由多个平板天线310-1至310-N中的每一个平板天线消耗的功率值，并将获得的功率值与阈值功率值进行比较。阈值功率值可以是预设值，或者可以根据电子设备120的剩余电池容量而变化。例如，当电子设备120的剩余电池容量为30％时，电子设备120可以改变阈值功率值以提高电池使用效率。
在操作513-2中，电子设备120可以选择通过从多个平板天线310-1至310-N中排除其功耗值超过阈值功率值的平板天线而剩余的平板天线。例如，当多个平板天线310-1至310-N包括第一平板天线310-1至第四平板天线310-4并且第一平板天线310-1和第二平板天线310-2消耗超过阈值功率值的功率时，电子设备120可以通过排除第一平板天线310-1至第二平板天线310-2，根据第三平板天线310-3、第四平板天线310-4及其组合来执行波束形成。因此，电子设备120可以通过使用具有小的功耗的平板天线来执行波束形成，从而可以提高电池使用效率。
图6D是根据本公开的示例实施例的由电子设备执行的基于信道状态选择平板天线的流程图。
参考图6D，在操作514-1中，电子设备120可以获得多个平板天线310-1至310-N中的每一个平板天线的RSRP值。图3A的控制器330还可以包括信道状态监控电路332，并且信道状态监控电路332可以测量多个平板天线310-1至310-N中的每一个平板天线的RSRP值。RSRP值仅用作接收信道的状态的代表值，但不限于此。例如，电子设备120可以获得可以指示信道状态的所有类型的信息，诸如除了RSRP之外的接收信号强度指示符(receivedsignal strength indicator，RSSI)和参考信号接收质量(reference signal receivedquality，RSRQ)，并且基于获得的信息来测量信道质量。
电子设备120可以通过信道状态监控电路332获得多个平板天线310-1至310-N中的每一个平板天线的RSRP值，并将获得的RSRP值与阈值RSRP值进行比较。阈值RSRP值可以是预设值或变量值。例如，当电子设备120的通信类型是实时通信(例如，超可靠低延迟通信(ultra reliable low latency communication，URLLC))或要求高服务质量(quality ofservice，QoS)的通信时，电子设备120可以增加阈值RSRP值，从而预先防止使用具有低接收灵敏度或差信道质量的平板天线进行通信。
在操作514-2中，电子设备120可以选择通过从多个平板天线310-1至310-N中排除具有小于阈值RSRP值的RSRP值的平板天线而剩余的平板天线。例如，多个平板天线310-1至310-N可以包括第一平板天线310-1至第四平板天线310-4，并且第二平板天线310-2和第三平板天线310-3的RSRP值可以小于阈值RSRP值。电子设备120可以通过排除第二平板天线310-2和第三平板天线310-3，根据第一平板天线310-1、第四平板天线310-4及其组合来执行波束形成。因此，电子设备120可以通过使用具有良好信道质量或高接收灵敏度的平板天线来执行波束形成。根据上述实施例，尽管排除了具有小于阈值RSRP值的RSRP值的平板天线，但是该实施例不限于此。电子设备120可以设置阈值RSRP值，并选择具有大于阈值RSRP值的RSRP值的平板天线。
参考图6A至图6D，尽管电子设备120基于环境信息中的一条信息选择至少一个平板天线，但参考图6A至图6D的实施例并不限于此。根据本公开的各种实施例，电子设备120可以基于环境信息中的至少两条信息选择平板天线。例如，电子设备120可以通过考虑温度信息和功耗值两者来选择至少一个平板天线。
图7是根据本公开的示例实施例的由电子设备执行的选择最优码本的流程图。
参考图7，在操作530-1中，电子设备120可以生成确定的平板天线的天线元件之间的互耦矩阵。如图8所示，互耦矩阵可以通过实际测量来生成或者通过建模来确定。互耦矩阵可以对应于下面的内容。参考图8，示出了第一阵列天线311、第二阵列天线312和第三阵列天线313。天线元件之间的互耦不仅可以发生在同一阵列天线(例如，第二阵列天线312)中的相邻天线元件之间，还可以发生在不同阵列天线(例如，第一阵列天线311和第三阵列天线313)中的天线元件之间。
[等式1]
C＝(ZA+ZL)(ZLIN+Z)-1
在等式1中，ZA可以表示天线阻抗，ZL可以表示负载阻抗，以及Z可以表示互阻抗矩阵(IN可以表示N维单位矩阵)。
对于耦极天线阵列，每个天线元件可以由Zij＝Rij+jXij定义，并且电抗组件和电阻组件可以如下表达。
[等式2]
Figure BDA0002448206060000151
[等式3]
Figure BDA0002448206060000152
在等式2和等式3中，μ0可以表示磁常数，ε0可以表示电常数，μ0＝2πdij，
Figure BDA0002448206060000153
并且l可以表示耦极天线长度，
Figure BDA0002448206060000154
此外，在等式2和等式3中，余弦积分和正弦积分函数分别如下，并且γ可以表示Euler-Mascheroni常数。
[等式4]
Figure BDA0002448206060000155
[等式5]
Figure BDA0002448206060000156
在操作530-2中，电子设备120可以生成阵列响应向量。阵列响应向量可以基于建模来生成。例如，假设原点是相位响应的参考点(即，零度)，则在极坐标系(dx，δx)中的方位角
Figure BDA0002448206060000157
和仰角θ的相位响应可以如下表达。
[等式6]
Figure BDA0002448206060000158
这里，假设第i根天线在极轴上，则对应的极坐标为(di，0)，并且其相位响应如下。
[等式7]
Figure BDA0002448206060000159
此外，剩余天线元件的相位响应如下。
[等式8]
Figure BDA0002448206060000161
与方位角
Figure BDA0002448206060000162
和仰角θp对应的阵列响应向量的各个分量是相位响应和天线独特图案特性
Figure BDA0002448206060000163
的乘积，并且可以如下表达。
[等式9]
Figure BDA0002448206060000164
因此，阵列响应向量
Figure BDA0002448206060000165
可以如下表达。
[等式10]
Figure BDA0002448206060000166
在操作530-3中，电子设备120可以基于控制信息来确定最优波束图案。根据本公开的各种实施例，可以根据使用目的来设置最优波束图案。例如，可以基于波束覆盖、波束宽度、波束扫描定时、时间间隔长度、所选择的平板阵列的结构等来确定最优波束图案。下面将参考图10来描述确定最优波束图案的特定实施例。
在操作530-4中，电子设备120可以确定模拟/数字波束向量并执行优化。例如，当给定天线阵列的波束向量(或权重向量)时的方向上的波束形状(例如，水平方向上的φ和垂直方向上的θ)如下。
[等式11]
Figure BDA0002448206060000167
这里，为了实现期望的波束图案，可以优化天线阵列的波束向量以最小化波束图案的失真。例如，电子设备120可以通过对波束图案的失真加权来执行优化。
[等式12]
Figure BDA0002448206060000168
这里，
Figure BDA0002448206060000169
可以表示针对对应方向的重要性的权重。此外，为了降低复杂度，可以通过仅在现有采样方向上执行评估来推导波束图案。
[等式13]
Figure BDA0002448206060000171
根据本公开的各种实施例，当波束向量bopt被确定时，电子设备120可以识别模拟端和数字端的操作。可以根据模拟端和数字端的连接关系来确定模拟端和数字端的识别。一旦根据波束形成结构确定了BAnalog和bdigital的形式，就可以通过等式14推导模拟端和数字端的连接关系。优化是要最小化波束图案的失真。可以对波束图案的失真赋予权重。
[等式14]
Figure BDA0002448206060000172
这里，FAnalog和FDigital是满足硬件的限制条件的可实施波束形成集合，以及
Figure BDA0002448206060000173
可以表示对应方向的重要性的权重。
[等式15]
Figure BDA0002448206060000174
[等式16]
Figure BDA0002448206060000175
根据本公开的各种示例实施例，电子设备120可以通过应用以上等式来降低复杂度。
图9A和图9B示出了根据本公开的示例实施例的模拟/数字波束形成的示例。
参考图9A，示出了被包括在其中的平板天线和阵列天线。第一阵列天线311、第二阵列天线312和第三阵列天线313可以独立地执行波束形成。例如，来自第一阵列天线311的信号、来自第二阵列天线312的信号和来自第三阵列天线313的信号中的每一个信号都可以由数字信号处理器处理。因此，可以通过对每个阵列天线进行不同的加权来执行波束形成。
参考图9B，第一阵列天线311至第三阵列天线313可以相互依赖地执行波束形成。例如，来自第一阵列天线311、第二阵列天线312和第三阵列天线313的信号在被数字信号处理器处理之前相加为单个信号，因此，不能对每个阵列天线应用不同的权重，而可以根据共同的波束形成权重来形成波束。
图10是根据本公开的示例实施例的由电子设备执行的选择最优波束图案的流程图。
参考图10，在操作530-3-1中，电子设备120可以确定波束覆盖。波束覆盖可以通过反映与基站110相关的位置来指示具有特定范围的方向，在该特定范围中，由电子设备120形成波束。
在操作530-3-2中，电子设备120可以确定波束宽度。电子设备120可以通过考虑电子设备120的移动性(即移动速度)来确定波束宽度。例如，当电子设备120快速移动时，如果用具有窄波束宽度的波束执行通信，则应该频繁地执行波束扫描。因此，当电子设备120快速移动时，可以确定生成了具有宽波束宽度的波束。
在操作530-3-3中，电子设备120可以基于控制信息确定波束分布和重叠/不重叠。
控制信息是从基站接收的信息，并且可以包括指示波束扫描定时和间隔长度的信息。因此，电子设备120可以接收控制信息并确定重叠，以用于利用确定的波束覆盖和波束宽度稳定地执行波束扫描。例如，当波束覆盖区域宽且波束宽度宽时，波束形成可以被执行为在相邻波束之间重叠，从而直接或间接地测量在宽覆盖的所有方向上的信道质量。电子设备120可以基于选择的平板天线的连接关系来确定波束分布。例如，如图9A所示，当可以独立控制第一阵列天线311至第三阵列天线313时，波束可以不均匀地布置在波束覆盖中。作为另一示例，如图9B所示，当第一阵列天线311至第三阵列天线313被依赖地控制时，波束可以均匀地布置在波束覆盖内。
根据上述实施例，已经描述了电子设备120基于环境信息选择至少一个平板天线，并且向基站110传输指示选择的至少一个平板天线的信息，但是实施例不限于此。根据本公开的各种实施例，基站110可以指示用于上行链路传输的至少一个平板天线。例如，基站110可以在下行链路传输过程中向电子设备120传输传输配置指示符(transmissionconfiguration indicator，TCI)信息或指示电子设备120的平板天线的标识(identification，ID)的信息，以确定电子设备120的至少一个平板天线。
根据本公开的实施例，基站110可以向电子设备120传输TCI信息。TCI信息可以通过下行链路控制信息(downlink control information，DCI)传输到电子设备120。TCI信息可以是指示电子设备120的天线端口的信息。天线端口可以不对应于物理平板天线，而是指示具有相同或相似的通信环境的平板天线。具有相同或相似的通信环境的平板天线可以彼此准共址(quasi-co-located，QCL)。QCL关系可以指示这样的关系：其中可以假设从电子设备120的一个天线端口接收的信号的大尺度属性至少部分地与从另一天线端口接收的信号的大尺度属性相同。例如，大尺度属性可以包括与频率偏移相关的多普勒扩展和多普勒频移、与时间偏移相关的平均延迟和延迟扩展等。也就是说，电子设备120的多个平板天线310-1至310-N可以被分组为QCL平板天线。例如，TCI0可以指示包括QCL平板天线的第一天线组，并且TCI1可以指示包括具有与第一天线组不同的信道特性的QCL平板天线的第二天线组。也就是说，第一天线组和第二天线组在多普勒扩展、多普勒偏移、平均延迟、延迟扩展等属性方面可以是不同的组。
电子设备120可以从基站110接收TCI信息，并且识别由接收到的TCI信息指示的平板天线组。例如，当基站110传输TCI0时，电子设备120可以识别第一天线组。这里，可以预先映射和存储由TCI信息指示的每个天线组。电子设备120可以在被包括在识别的第一天线组中的平板天线当中基于环境信息选择至少一个平板天线。由电子设备120执行的基于环境信息选择至少一个平板天线与上述相同，并且省略其详细描述。也就是说，基站110可以向电子设备120传输TCI信息，以通过基站110选择的与信道特性对应的平板天线接收上行链路信号。
作为另一示例，基站110可以向电子设备120传输平板天线ID信息，以确定要通过其传输上行链路信号的平板天线。可以假设在通过下行链路传输平板天线ID信息之前基站110已经通过传输和接收参考信号执行了波束训练或波束扫描。也就是说，基站110可以通过与电子设备120的波束训练来预先获得电子设备120的每个平板天线的ID信息。基站110可以为上行链路确定平板天线，并且经由DCI向电子设备120传输指示确定的平板天线的ID信息。电子设备120可以对接收到的平板天线ID信息进行解码，以识别基站110想要用于上行链路的平板天线，并通过识别的平板天线向基站110传输上行链路信号。
根据本公开的另一示例实施例，除了TCI信息或平板天线ID信息之外，电子设备120还可以基于环境信息确定至少一个平板天线。例如，当电子设备120接收到TCI信息时，电子设备120可以通过对TCI信息进行解码来识别一个天线组。电子设备120可以在被包括在识别的天线组中的多个平板天线当中通过使用环境信息来选择至少一个平板天线。例如，电子设备120可以通过使用通过从第一天线组中包括的平板天线中排除其温度超过阈值温度的平板天线、与用户的手接触的平板天线、其功耗值超过阈值功率值的平板天线以及具有小于阈值RSRP值的RSRP值的平板天线中的至少一种而剩余的平板天线来传输和接收无线电信号。当在第一天线组中包括的所有平板天线都不适合于传输和接收时(例如，当第一天线组中包括的所有平板天线的温度都超过阈值温度时)，为了基站110的可靠接收，电子设备120可以通过使用其温度超过阈值温度的平板天线来传输上行链路信号，并且还传输指示需要改变平板天线的信号。替代地，为了防止电子设备120的故障，电子设备120可以绕过已经由基站110指示的第一天线组的选择，而通过使用其他平板天线来传输上行链路信号。
根据另一示例实施例，当电子设备120接收平板天线ID信息时，电子设备120还可以确定由平板天线ID信息指示的平板天线是否具有超过阈值温度的温度、是否具有小于阈值RSRP值的RSRP值、是否消耗超过阈值功率值的功率以及是否与用户的手接触。即使由基站110选择的平板天线的温度超过阈值温度，为了基站110的可靠接收，电子设备120也可以通过由平板天线ID信息指示的平板天线来传输上行链路信号，并且还传输指示未来需要改变平板天线的信号。替代地，为了防止电子设备120的故障，电子设备120可以通过基于环境信息选择的另一平板天线而不通过由接收到的平板天线ID信息所指示的平板天线来传输上行链路信息。
尽管已经参照本公开的实施例具体示出和描述了本公开，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (25)

1.一种电子设备的操作方法，所述电子设备具有多个平板天线并且存储关于多个码本的信息，所述操作方法包括：
基于环境信息，确定所述多个平板天线当中的至少一个平板天线；
从基站接收控制信息；以及
基于所述确定的至少一个平板天线和所述接收到的控制信息，选择所述多个码本当中的最优码本。
2.根据权利要求1所述的操作方法，还包括
基于所述选择的最优码本执行波束形成。
3.根据权利要求1所述的操作方法，还包括
向所述基站传输指示所述确定的至少一个平板天线的信息。
4.根据权利要求1所述的操作方法，其中
所述环境信息包括所述多个平板天线当中的关于所述多个平板天线中的每一个平板天线的温度的第一信息、关于所述多个平板天线中的每一个平板天线的功耗的第二信息、指示所述多个平板天线中的每一个平板天线的信道状态的第三信息以及指示接近用户的手的平板天线的第四信息中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的操作方法，还包括：
将所述多个平板天线中的每一个平板天线的温度与阈值温度进行比较，以及
选择在从所述多个平板天线中排除具有超过所述阈值温度的温度的平板天线之后的平板天线当中剩余的平板天线作为所述确定的至少一个平板天线。
6.根据权利要求4所述的操作方法，还包括：
将由所述多个平板天线中的每一个平板天线消耗的功率值与阈值功率值进行比较，以及
选择在从所述多个平板天线中排除消耗超过所述阈值功率值的功率的平板天线之后的平板天线当中剩余的平板天线作为所述确定的至少一个平板天线。
7.根据权利要求4所述的操作方法，还包括：
将所述多个平板天线中的每一个平板天线的信道质量值与阈值质量值进行比较，以及
选择所述多个平板天线当中的具有超过所述阈值质量值的信道质量值的平板天线作为所述确定的至少一个平板天线。
8.根据权利要求7所述的操作方法，其中
指示所述信道状态的所述第三信息包括参考信号接收功率(RSRP)、接收信号强度指示符(RSSI)和参考信号接收质量(RSRQ)中的至少一个。
9.根据权利要求4所述的操作方法，还包括：
基于所述第四信息识别与用户的手物理接触的一个或更多个平板天线，以及
选择在从所述多个平板天线中排除所述识别的与用户的手物理接触的所述一个或更多个平板天线之后剩余的所述多个平板天线当中的平板天线作为所述确定的至少一个平板天线。
10.根据权利要求1所述的操作方法，其中，从所述基站接收的所述控制信息包括：
关于传输用于波束扫描的参考信号的时间间隔的定时信息；以及
波束的配置信息。
11.根据权利要求10所述的操作方法，其中，所述最优码本的选择包括：
生成在所述确定的至少一个平板天线中包括的天线元件之间的互耦矩阵；
基于所述互耦矩阵确定所述确定的至少一个平板天线的阵列响应向量；
基于从所述基站接收的所述控制信息确定最优波束图案；以及
确定模拟/数字波束向量并执行优化。
12.根据权利要求11所述的操作方法，其中，所述最优波束图案的确定包括：
确定波束覆盖；
确定波束宽度；以及
基于所述控制信息确定波束分布和重叠。
13.一种电子设备，包括：
通信接口，其包括多个平板天线；
存储装置，其存储关于多个码本的信息；以及
控制器，其被配置为基于环境信息确定所述多个平板天线当中的至少一个平板天线，
通过使用所述通信接口从基站接收控制信息，以及
基于所述确定的至少一个平板天线和所述接收到的控制信息，选择所述多个码本当中的最优码本。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其中
所述控制器还被配置为基于所述选择的最优码本执行波束形成。
15.根据权利要求13所述的电子设备，其中
所述控制器还被配置为通过使用所述通信接口向所述基站传输指示所述确定的至少一个平板天线的信息。
16.根据权利要求13所述的电子设备，其中
所述环境信息包括所述多个平板天线当中的关于所述多个平板天线中的每一个平板天线的温度的第一信息、关于所述多个平板天线中的每一个平板天线的功耗的第二信息、指示所述多个平板天线中的每一个平板天线的信道状态的第三信息以及指示接近用户的手的平板天线的第四信息中的至少一个。
17.根据权利要求16所述的电子设备，还包括一个或更多个传感器，
其中，通过使用所述一个或更多个传感器当中的温度传感器来测量关于温度的信息，以及
其中，所述控制器还被配置为：
将所述多个平板天线中的每一个平板天线的温度与阈值温度进行比较，以及
确定通过从所述多个平板天线中排除具有超过所述阈值温度的温度的平板天线而剩余的平板天线当中的所述至少一个平板天线。
18.根据权利要求16所述的电子设备，其中
所述控制器还包括功率监控电路，所述功率监控电路被配置为监控由所述多个平板天线中的每一个平板天线消耗的功率值，以及
其中，所述控制器还被配置为：
基于关于所述多个平板天线中的每一个平板天线的所述功耗的信息，将由所述多个平板天线中的每一个平板天线消耗的功率值与阈值功率值进行比较，并且确定通过从所述多个平板天线中排除消耗超过所述阈值功率值的功率的平板天线而剩余的平板天线当中的所述至少一个平板天线。
19.根据权利要求16所述的电子设备，其中
所述控制器还被配置为：
基于指示所述多个平板天线中的每一个平板天线的所述信道状态的信息，将所述多个平板天线中的每一个平板天线的信道质量值与阈值质量值进行比较，以及
确定所述多个平板天线当中的具有超过所述阈值质量值的信道质量值的平板天线中的所述至少一个平板天线。
20.根据权利要求19所述的电子设备，其中
指示所述信道状态的所述第三信息由所述控制器中包括的信道状态监控电路测量，以及
其中，所述第三信息包括参考信号接收功率(RSRP)、接收信号强度指示符(RSSI)和参考信号接收质量(RSRQ)中的至少一个。
21.根据权利要求16所述的电子设备，还包括一个或更多个传感器，
其中，所述控制器还被配置为：
基于从所述一个或更多个传感器接收的所述第四信息，识别与用户的手物理接触的一个或更多个平板天线，以及
选择在从所述多个平板天线中排除所述识别的平板天线之后而剩余的平板天线当中的所述至少一个平板天线。
22.根据权利要求13所述的电子设备，其中，从所述基站接收的所述控制信息包括：
关于传输用于波束扫描的参考信号的定时和时间间隔的信息；以及
波束的配置信息。
23.根据权利要求22所述的电子设备，其中
所述最优码本是由所述控制器选择的，所述控制器生成在所述确定的至少一个平板天线中包括的天线元件之间的互耦矩阵，基于所述互耦矩阵确定所述确定的至少一个平板天线的阵列响应向量，基于从所述基站接收的所述控制信息确定最优波束图案，确定模拟/数字波束向量，并且执行优化。
24.根据权利要求23所述的电子设备，其中
所述最优波束图案是通过所述控制器确定波束覆盖、确定波束宽度以及基于所述控制信息确定波束分布和重叠来选择的。
25.一种无线通信系统，包括：
基站，其被配置为向电子设备传输控制信息；以及
所述电子设备，其被配置为：
基于环境信息，确定多个平板天线当中的至少一个平板天线，
基于所述确定的至少一个平板天线和所述控制信息，选择多个码本当中的最优码本，以及
基于所述选择的最优码本执行波束形成，
其中，所述环境信息包括所述多个平板天线中的每一个平板天线的温度信息、功耗信息和信道状态信息中的至少一个，以及
其中，所述控制信息包括关于传输用于波束扫描的参考信号的时间间隔的定时信息以及波束相关配置信息。
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