CN112005503B - 用于提供mimo天线阵列内的个体天线配置选择的方法、系统和装置 - Google Patents

Abstract

一种装置，包括至少一个处理器和至少一个存储器，该至少一个存储器包括用于一个或多个程序的计算机代码。至少一个存储器和计算机代码被配置为与至少一个处理器一起使该装置至少：确定至少一个动态传输参数，基于至少一个动态传输参数，提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择，以及通过对位于每个天线元件之前的至少一个功率放大器和/或至少一个功率分配器的控制，实现多输入多输出天线阵列内的个体天线配置选择。

Description

用于提供MIMO天线阵列内的个体天线配置选择的方法、系统 和装置

技术领域

本申请涉及一种方法、装置、系统和计算机程序，并且特别但非排他地涉及用于5G新无线电通信网络的方法和装置。

背景技术

通信系统可以被视为一种设施，该设施通过在通信路径中涉及的各个实体之间提供载波来实现两个或更多个实体(诸如用户终端、基站/接入点和/或其他节点)之间的通信会话。通信系统可以例如借助于通信网络和一个或多个兼容的通信设备来提供。通信会话可以包括例如用于携带通信(诸如语音、电子邮件(email)、文本消息、多媒体和/或内容数据等)的数据通信。所提供的服务的非限制性示例包括双向或多路呼叫、数据通信或多媒体服务、以及对数据网络系统(诸如互联网)的接入。

在无线通信系统中，至少两个站之间的通信会话的至少一部分通过无线链路发生。

用户可以借助于适当的通信设备或终端来接入通信系统。用户的通信设备通常被称为用户设备(UE)。通信设备被提供有适当的信号接收和传输装置，以用于实现通信，例如，实现对通信网络的接入或直接与其他用户的通信。通信设备可以接入由站或接入点提供的载波，并且在该载波上传输和/或接收通信。

通信系统和相关联的设备通常根据给定的标准或规范进行操作，该给定的标准或规范阐明了与该系统相关联的各种实体被允许做什么以及应当如何实现。通常还定义了将用于连接的通信协议和/或参数。通信系统的一个示例是通用陆地无线电接入网(UTRAN)(3G 无线电)、通用移动电信系统(UMTS)的长期演进(LTE)、和现在的5G新无线电(NR)无线电接入技术。5G NR正在由第三代合作伙伴计划(3GPP)进行标准化。

5G新无线电(NR)的各方面之一是，基站将必须比当今的LTE 基站支持更大的带宽。此外，它们还将必须支持大规模多输入多输出 (MIMO)技术，以提高频谱效率，并且能够以高数据速率同时服务很多用户。因此，未来的基站将配备有具有大量天线元件的大型天线阵列。

发明内容

根据一个方面，提供了一种装置，该装置包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个存储器包括用于一个或多个程序的计算机代码，至少一个存储器和计算机代码被配置为与至少一个处理器一起使该装置至少：确定至少一个动态传输参数；基于至少一个动态传输参数，提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择；以及通过对位于每个天线元件之前的至少一个功率放大器和/或至少一个功率分配器的控制，实现多输入多输出天线阵列内的个体天线配置选择。

被引起确定至少一个动态传输参数的装置可以被引起确定以下中的至少一项：该装置与之通信的用户设备的数目；用户需求参数；该装置与之通信的用户设备的位置；定义的传输功率；在指定时间间隔期间在一个方向上的平均传输功率；时间；日期；以及操作模式，该操作模式定义该装置正在以其进行操作的大规模多输入多输出模式。

被引起基于至少一个动态传输参数提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择的装置可以被引起执行以下中的至少一项：在天线子面板内以天线逐元件为单位提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择；以逐子面板为单位提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择；以逐天线元件极化为单位提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择。

被引起通过对位于每个天线元件之前的至少一个功率放大器和/ 或至少一个功率分配器的控制实现多输入多输出天线阵列内的个体天线配置选择的装置可以被引起执行以下中的至少一个：控制至少一个开关，该至少一个开关将针对至少一个功率放大器的功率输入耦合到电源单元；控制至少一个电源单元，该至少一个电源单元耦合到至少一个功率放大器；控制至少一个功率分配器，该至少一个功率分配器被配置为将来自至少一个功率放大器的输出选择性地耦合到天线元件；以及控制如下至少一个功率分配器中的至少一个功率分配器，该至少一个功率分配器被配置为将来自至少一个功率放大器的输出选择性地耦合到至少一个功率分配器中的至少一个另外的功率分配器，并且控制至少一个另外的功率分配器，该至少一个另外的功率分配器被配置为将来自至少一个功率放大器的输出选择性地耦合到天线元件。

被引起基于至少一个动态传输参数提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择的装置可以被引起：基于多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置，测量该装置与至少一个另外的装置之间的信道；针对至少两个候选个体传输器天线配置确定与所测量的信道相关联的至少一个性能参数；基于至少一个性能参数，选择多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置中的一个候选个体传输器天线配置；以及检查至少两个候选个体传输器天线配置中的所选择的一个候选个体传输器天线配置是否满足或超过确定的性能要求。

被引起基于多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置测量该装置与至少一个另外的装置之间的信道的装置可以被引起执行以下中的至少一项：在全数字阵列时分双工装置中测量上行链路探测；在全数字阵列频分双工装置中测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈；在全数字阵列时分双工装置中测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈；在混合阵列时分双工装置中针对不同子面板配置测量上行链路探测；在混合阵列频分双工装置中针对不同子面板配置测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈；以及在混合阵列时分双工装置中针对不同子面板配置测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈。

该装置还可以被引起：基于多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置，测量该装置与至少一个另外的装置之间的信道；从所估计的下行链路信道矩阵中计算下行链路信道协方差矩阵；并且其中被引起基于至少一个性能参数选择多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置中的一个候选个体传输器天线配置的装置可以被引起执行以下中的至少一项：选择要被关闭的高度相关的天线元件；基于在一个或多个不同的几何维度上被得出的角度扩展来选择天线元件，所得出的角度扩展定义一个或多个维度，要被关闭的天线元件的数目沿着一个或多个维度被选择；以及基于天线元件在分开的水平方向和垂直方向上的空间协方差/相关性来选择天线元件。

被引起基于至少一个动态传输参数提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择的装置可以被引起优化至少一个动态传输参数和总所需功率消耗的加权和的函数，并且基于以下来确定至少一个动态传输参数：从所有活动的另外的装置的集合中对另外的装置的集合的选择以及从多输入多输出天线阵列内的所有天线元件的集合中对天线元件的集合的选择。

被引起基于多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置测量该装置与至少一个另外的装置之间的信道的装置可以被引起：使用多输入多输出天线阵列内的所有天线元件作为接收器天线来测量该装置与至少一个另外的装置之间的上行链路信道，并且其中被引起基于至少一个性能参数选择多输入多输出天线阵列内的至少两个配置中的一个配置的装置可以被引起基于所测量的上行链路信道来计算一个或多个下行链路候选个体传输器天线配置选择。

根据第二方面，提供了一种方法，该方法包括：确定至少一个动态传输参数；基于至少一个动态传输参数，提供与装置相关联的多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择；以及通过对位于每个天线元件之前的至少一个功率放大器和/或至少一个功率分配器的控制，实现多输入多输出天线阵列内的个体天线配置选择。

确定至少一个动态传输参数可以包括以下中的至少一项：该装置与之通信的用户设备的数目；用户需求参数；该装置与之通信的用户设备的位置；定义的传输功率；在指定时间间隔期间在一个方向上的平均传输功率；时间；日期；以及操作模式，该操作模式定义该装置正在以其进行操作的大规模多输入多输出模式。

基于至少一个动态传输参数提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择可以包括以下中的至少一项：在天线子面板内以天线逐元件为单位提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择；以天线逐子面板为单位提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择；以及以逐天线元件极化为单位提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择。

通过对位于每个天线元件之前的至少一个功率放大器和/或至少一个功率分配器的控制实现多输入多输出天线阵列内的个体天线配置选择可以包括以下中的至少一项：控制至少一个开关，该至少一个开关将针对至少一个功率放大器的功率输入耦合到电源单元；控制至少一个电源单元，该至少一个电源单元耦合到至少一个功率放大器；控制至少一个功率分配器，该至少一个功率分配器被配置为将来自至少一个功率放大器的输出选择性地耦合到天线元件；以及控制如下至少一个功率分配器中的至少一个功率分配器，该至少一个功率分配器被配置为将来自至少一个功率放大器的输出选择性地耦合到至少一个功率分配器中的至少一个另外的功率分配器，并且控制至少一个另外的功率分配器，该至少一个另外的功率分配器被配置为将来自至少一个功率放大器的输出选择性地耦合到天线元件。

基于至少一个动态传输参数提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择可以包括：基于多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置，测量该装置与至少一个另外的装置之间的信道；针对至少两个候选个体传输器天线配置确定与所测量的信道相关联的至少一个性能参数；基于至少一个性能参数，选择多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置中的一个候选个体传输器天线配置；以及检查至少两个候选个体传输器天线配置中的所选择的一个候选个体传输器天线配置是否满足或超过确定的性能要求。

基于多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置测量该装置与至少一个另外的装置之间的信道可以包括以下中的至少一项：在全数字阵列时分双工装置中测量上行链路探测；在全数字阵列频分双工装置中测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈；在全数字阵列时分双工装置中测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈；在混合阵列时分双工装置中针对不同子面板配置测量上行链路探测；在混合阵列频分双工装置中针对不同子面板配置测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈；以及在混合阵列时分双工装置中针对不同子面板配置测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈。

该方法还可以包括：基于多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置，测量该装置与至少一个另外的装置之间的信道；从所估计的下行链路信道矩阵中计算下行链路信道协方差矩阵；并且其中基于至少一个性能参数选择多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置中的一个候选个体传输器天线配置可以包括以下中的至少一项：选择要被关闭的高度相关的天线元件；基于在一个或多个不同的几何维度上被得出的角度扩展来选择天线元件，所推导的角度扩展定义一个或多个维度，要被关闭的天线元件的数目沿着一个或多个维度被选择；以及基于天线元件在分开的水平方向和垂直方向上的空间协方差/相关性来选择天线元件。

基于至少一个动态传输参数提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择可以包括：优化至少一个动态传输参数和总所需功率消耗的加权和的函数，并且基于以下来确定至少一个动态传输参数：从所有活动的另外的装置的集合中对另外的装置的集合的选择以及从多输入多输出天线阵列内的所有天线元件的集合中对天线元件的集合的选择。

基于多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置测量该装置与至少一个另外的装置之间的信道可以包括：使用多输入多输出天线阵列内的所有天线元件作为接收器天线来测量该装置与至少一个另外的装置之间的上行链路信道，并且其中基于至少一个性能参数选择多输入多输出天线阵列内的至少两个配置中的一个配置可以包括：基于所测量的上行链路信道来计算一个或多个下行链路候选个体传输器天线配置选择。

根据第三方面，提供了一种装置，该装置包括用于以下的部件：确定至少一个动态传输参数；基于至少一个动态传输参数，提供与该装置相关联的多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择；以及通过对位于每个天线元件之前的至少一个功率放大器和/或至少一个功率分配器的控制，实现多输入多输出天线阵列内的个体天线配置选择。

至少一个动态传输参数可以包括以下中至少一项：该装置与之通信的用户设备的数目；用户需求参数；该装置与之通信的用户设备的位置；定义的传输功率；在指定时间间隔期间在一个方向上的平均传输功率；时间；日期；以及操作模式，该操作模式定义该装置正在以其进行操作的大规模多输入多输出模式。

用于基于至少一个动态传输参数提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择的部件可以包括用于以下中的至少一项的部件：在天线子面板内以天线逐元件为单位提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择；以天线逐子面板为单位提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择；以及以逐天线元件极化为单位提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择。

用于通过对位于每个天线元件之前的至少一个功率放大器和/或至少一个功率分配器的控制实现多输入多输出天线阵列内的个体天线配置选择的部件可以包括用于以下中的至少一项的部件：控制至少一个开关，该至少一个开关将针对至少一个功率放大器的功率输入耦合到电源单元；控制至少一个电源单元，该至少一个电源单元耦合到至少一个功率放大器；控制至少一个功率分配器，该至少一个功率分配器被配置为将来自至少一个功率放大器的输出选择性地耦合到天线元件；以及控制如下至少一个功率分配器中的至少一个功率分配器，该至少一个功率分配器被配置为将来自至少一个功率放大器的输出选择性地耦合到至少一个功率分配器中的至少一个另外的功率分配器，并且控制至少一个另外的功率分配器，该至少一个另外的功率分配器被配置为将来自至少一个功率放大器的输出选择性地耦合到天线元件。

用于基于至少一个动态传输参数提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择的部件可以包括用于以下的部件：基于多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置，测量该装置与至少一个另外的装置之间的信道；针对至少两个候选个体传输器天线配置确定与所测量的信道相关联的至少一个性能参数；基于至少一个性能参数，选择多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置之中的一个候选个体传输器天线配置；以及检查至少两个候选个体传输器天线配置中的所选择的一个候选个体传输器天线配置是否满足或超过确定的性能要求。

用于基于多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置测量该装置与至少一个另外的装置之间的信道的部件可以包括用于以下中的至少一项的部件：在全数字阵列时分双工装置中测量上行链路探测；在全数字阵列频分双工装置中测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈；在全数字阵列时分双工装置中测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈；在混合阵列时分双工装置中针对不同子面板配置测量上行链路探测；在混合阵列频分双工装置中针对不同子面板配置测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈；以及在混合阵列时分双工装置中针对不同子面板配置测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈。

该装置还可以包括用于以下的部件：基于多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置，测量该装置与至少一个另外的装置之间的信道；从所估计的下行链路信道矩阵中计算下行链路信道协方差矩阵；并且其中用于基于至少一个性能参数选择多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置中的一个候选个体传输器天线配置的部件可以包括以下中的至少一项：选择要被关闭的高度相关的天线元件；基于在一个或多个不同的几何维度上被推导的角度扩展来选择天线元件，所推导的角度扩展定义一个或多个维度，要被关闭的天线元件的数目沿着一个或多个维度被选择；以及基于天线元件在分开的水平方向和垂直方向上的空间协方差/相关性来选择天线元件。

用于基于至少一个动态传输参数提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择的部件可以包括用于以下的部件：优化至少一个动态传输参数和总所需功率消耗的加权和的函数，并且基于以下来确定至少一个动态传输参数：从所有活动的另外的装置的集合中对另外的装置的集合的选择以及从多输入多输出天线阵列内的所有天线元件的集合中对天线元件的集合的选择。

用于基于多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置测量该装置与至少一个另外的装置之间的信道的部件可以包括：用于使用多输入多输出天线阵列内的所有天线元件作为接收器天线测量该装置与至少一个另外的装置之间的上行链路信道的部件，并且其中用于基于至少一个性能参数选择多输入多输出天线阵列内的至少两个配置中的一个配置的部件可以包括：用于基于所测量的上行链路信道来计算一个或多个下行链路候选个体传输器天线配置选择的部件。

在另一方面，提供了一种计算机程序，被体现在非瞬态计算机可读存储介质上，该计算机程序包括用于提供以上任何方法的程序代码。

在另一方面，提供了一种用于计算机的计算机程序产品，该计算机程序产品包括软件代码部分，该软件代码部分用于在所述产品被运行时执行任何前述方法的步骤。

可以提供一种计算机程序，该计算机程序包括适于执行该(多个) 方法的程序代码部件。该计算机程序可以借助于载体介质来存储和/ 或以其他方式体现。

上面已经描述了很多不同的实施例。应当理解，可以通过上述实施例中的任何两个或更多个的组合来提供另外的实施例。

附图说明

现在将仅通过示例的方式，参考附图来描述实施例，在附图中：

图1示出了包括多个基站和多个通信设备的示例通信系统的示意图；

图2示出了示例控制装置的示意图；

图3a和3b示出了示例MIMO传输架构；

图4a至4e示出了各种天线元件使用模式；

图5示出了根据一些实施例的示例模拟射频(RF)前端传输器架构，其实现了对天线极化的固定分配的功率适应；

图6a示出了根据一些实施例的模拟RF前端传输器架构的示例，其实现了对每个天线的灵活的天线极化分配的功率适应；

图6b示出了根据一些实施例的模拟RF前端传输器架构的示例，其针对若干受控天线实现了对灵活的天线极化分配的功率适应；

图7示出了根据一些实施例的可以在如图5、6a和6b中所示的功率控制器内实现的天线元件选择器的示意图；以及

图8示出了根据一些实施例的用于实现对天线阵列的控制的示例方法的流程图。

具体实施方式

下文中将进一步详细讨论的概念集中在功率高效基站上，尽管带宽较大并且被服务的用户数目较大，该基站仍然试图控制所需要的传输(TX)功率。因此，实现本申请的实施例的基站被配置为以对于运营方而言降低的操作成本进行操作。

在详细解释示例之前，参考图1至2简要地解释无线通信系统和移动通信设备的某些一般原理，以帮助理解所述示例的基础技术。

在诸如图1所示的无线通信系统100中，经由至少一个接入点或类似的无线传输和/或接收节点或点向移动通信设备或用户设备(UE) 102、104、105提供无线接入。接入点或基站称为节点B或通常称为 NB(例如，LTE中的eNB和5G NR中的gNB)。基站通常由至少一个适当的控制器装置来控制，以便实现其操作和对与基站通信的移动通信设备的管理。控制器装置可以位于无线电接入网(例如，无线通信系统100)中或核心网(CN)(未示出)中，并且可以实现为一个中央装置，或者其功能可以分布在若干装置上。控制器装置可以是基站的一部分，和/或由诸如无线电网络控制器的分开的实体来提供。在图1中，控制装置108和109被示出以控制相应的宏级基站106和107。在一些系统中，控制装置可以另外地或备选地提供在无线电网络控制器中。

在图1中，基站106和107被示出为经由网关112连接到较宽的通信网络113。可以提供另外的网关功能以连接到另一网络。

较小的基站(或中继节点或RN)116、118和120也可以例如通过分开的网关功能和/或经由宏级站的控制器连接到网络113。基站 116、118和120可以是微微或毫微微级基站等。在该示例中，站118 经由网关111连接，而站120经由控制器装置108连接。站116可以经由站107连接，如将在下文中进一步详细说明的。在一些实施例中，可以不提供较小的站。

移动通信设备(通常被称为用户设备(UE)或终端的)可以由能够发送和接收无线电信号的任何设备来提供。非限制性示例包括诸如移动电话或所谓的“智能电话”的移动站(MS)或移动设备、被提供有无线接口卡或其他无线接口设施(例如，通用串行总线(USB) 加密狗)的计算机、具有无线通信能力的个人数据助理(PDA)或平板电脑、或者这些设备的任何组合等。移动通信设备可以提供例如用于携带通信(诸如语音、电子邮件(email)、文本消息、多媒体等) 的数据通信。因此，可以经由用户的通信设备向用户供应和提供很多服务。这些服务的非限制性示例包括双向或多路呼叫、数据通信或多媒体服务，或者仅包括对数据通信网络系统(诸如互联网)的接入。还可以向用户提供广播或多播数据。内容的非限制性示例包括下载、电视和广播节目、视频、广告、各种警报和其他信息。

移动设备可以经由用于接收的适当装置通过空中或无线电接口接收信号，并且可以经由用于传输无线电信号的适当装置来传输信号。收发器装置可以例如借助于无线电部分和相关联的天线布置来提供。天线布置可以布置在移动设备内部或外部，并且可以是适合于在多输入多输出(MIMO)系统内操作的单个天线或天线阵列。

在图2中示出了示例控制装置(和/或基站)。图2示出了被提供在基站或接入点中的控制装置的示例。控制装置300包括至少一个存储器301、至少一个数据处理单元302、303和输入/输出接口304。控制装置可以经由该接口耦合到基站的接收器和传输器。接收器和/或传输器可以被实现为无线电前端或远程无线电头。例如，控制装置300 或处理器302/303可以被配置为执行适当的软件代码以提供控制功能。

无线通信系统的示例是由第三代合作伙伴计划(3GPP)标准化的架构。当前正在开发的基于3GPP的开发版本15通常被称为通用移动电信系统(UMTS)无线电接入技术的长期演进(LTE)或高级LTE Pro的5G NR标准部分。无线电接入系统的其他示例包括由基于技术(诸如Multefire(或其他未许可接入，诸如LTE-U)、无线局域网 (WLAN)和/或WiMax(全球微波接入互操作性))的系统的基站提供的那些无线电接入系统。

仅在被同时服务的用户的数目很高并且用户在一个小区内在空间上分布良好的情况下(换言之，空间上分开的MIMO层的数目很高)，才能实现大规模多输入多输出(MIMO)系统的高容量能力。为了在全带宽上以对应的波束模式提供足够高的传输功率，每个天线元件(或天线元件组)配备有功率放大器(PA)。功率放大器的PA 效率有限。该PA效率确定了基站中所有PA的整个功率消耗，并且在基站的整个功率消耗中占了相当大的比重。

在实际部署中，同时用户的数目随时间变化很大。因此，在某些情况下，可能会存在大量时间，其中只有少数用户同时处于活动状态。仿真表明，尽管天线元件很多，但对于少数用户而言，可实现的频谱效率很差。因此，在这种情况下，系统无法充分利用基站能力的过度配置，并且功率消耗仍然与对于较高数目的用户的一样高。对硬件组件的更详细分析进一步表明，PA是整个功率消耗的最主要原因，尤其是当假设超过100MHz带宽和/或较大小区覆盖(要求高等效全向辐射功率EIRP)所需要的TX功率值时。

在下文中描述的实施例中支持两种基本架构。

第一架构是混合架构，其中不同的数字流或MIMO层被映射到子阵列或子面板。在混合架构中，仅子面板的元件的组合信号可用于测量。

关于图3a，示出了适用于不同实施例的第一MIMO传输器架构的示例。适用于大规模MIMO天线系统的这种架构也称为混合阵列架构。

在一些实施例中是用于每个活动UE的信号流的输入信号流或 MIMO层S₁至S_K 400被输入到数字预编码器401。

数字预编码器401接收信号并且在多个端口P上分布这些流，这些可以被看作是天线端口流t_l至t_P 402。然后，端口流402每个被输出到模拟天线子阵列。因此，例如，数字预编码器401被配置为将每个流输出到数字到模拟(D/A)块403以生成模拟信号。针对每个天线端口的模拟信号被传递到射频(RF)链405(在图3中由RF链1 (用于端口1)到RF链P(用于端口P)表示)，射频(RF)链405 提供模拟信号到载波频率的上变频。RF链405的输出被传递到模拟预编码器，模拟预编码器被示出为预编码器a₁(用于端口1)至a_p(用于端口P)，每个预编码器是M×1矩阵运算并且被配置为输出到天线子阵列，每个天线子阵列包括天线元件1到M。天线子阵列组合以形成完整的MIMO天线409，从而整个天线阵列包含P*M个元件。整个TX功率由连接到每个天线元件的PA 408生成。

下文中将进一步详细讨论的概念是以下中的一项：基于通过关闭 PA的一个或多个部分来确定同时活动的用户的数目来动态地控制多天线结构。

第二架构可以是全数字架构，其中每个天线元件连接到AD/DA 转换器，使得每个个体天线信号可接入以进行处理。

关于图3b，示出了适用于实施例的第二MIMO传输器架构(全数字架构)的示例。

在一些实施例中是用于每个活动UE的信号流的输入信号流或 MIMO层S₁至S_K 400被输入到数字预编码器401。

数字预编码器401接收信号并且在多个端口P上分布这些流，这些可以被看作是天线端口流t₁至t_P 402。然后，端口流402可选地被传递到一系列子阵列预编码器417，一系列子阵列预编码器417被示出为子阵列预编码器a₁(用于端口1)至a_p(用于端口P)，每个子阵列预编码器417是M×1矩阵运算并且被配置为针对每个子阵列元件1至M流被输出到数字到模拟转换器413集合。

在一些实施例中，存在如下端口，在该端口中数字预编码器提供的流少于天线元件，并且子阵列预编码器针对子阵列提供附加流。

在一些实施例中，可以存在另外的架构变体。该变体包括单个“子阵列预编码器”，该子阵列预编码器实现了将所有P端口分布到所有 M*P个天线元件。在这样的实施例中，可以仅关闭/打开天线元件，而不是端口，因为每个“端口”使用所有天线元件进行传输。

在一些实施例中，数字预编码器将端口流直接输出到数字到模拟转换器413的阵列。

在这样的实施例中，每个端口连接到一个天线元件，只有一个阵列并且因此可以仅关闭/打开天线元件。

数字到模拟转换器413然后被配置为针对每个流并且针对每个天线元件输出合适的模拟信号。针对每个天线端口和元件的模拟信号被传递到射频(RF)链415(在图3b中由针对端口1的RF链11至RF 链M1和针对端口P的RF链1P至RF链MP表示)，射频(RF)链 415提供模拟信号到载波频率的上变频。RF链405的输出被传递到连接到每个天线元件的PA 408。

此外，该概念是以下中的一项：控制动态地选择的多天线结构以根据一些确定的小区或域参数来选择活动天线元件的数目、位置和传输(Tx)功率。在下文中讨论的实施例中，至少一个个体传输器天线配置选择基于所确定的动态传输参数来提供，并且通过对位于每个天线元件之前的至少一个功率放大器和/或至少一个功率分配器的控制来实现。示例动态传输(小区或域)参数可以是小区内被同时服务的 UE的数目、所服务的UE的无线电信道属性、所确定的时间段内的平均传输功率、以及所服务的UE的分布和个体业务需求。在一些实施例中，可以执行该个体传输器天线配置选择，使得在维持目标性能的同时，使对服务于被同时调度的UE而施加的整个功率消耗(或活动PA的数目和相关的TX功率)最小化。

在一些实施例中，可以通过选择(虚拟地或物理地)要处于活动和/或不活动的天线端口来执行个体传输器天线配置选择(换言之，在天线阵列内的个体天线元件的水平上的选择)。因此，用于控制多天线结构的一种方式是通过以子面板或子阵列为单位选择天线元件来减少天线端口的数目，从而减少或增加子面板或子阵列的数目，并且因此分别减小或增大了整个阵列的大小(例如，根据用户数目关闭或打开子阵列)。这称为以逐子面板为单位进行切换或控制。

在一些另外的实施例中，可以通过在每个子面板或子阵列内选择个体天线元件来执行天线元件的个体传输器天线配置选择。这被称为以天线逐元件为单位进行切换或控制。以这种方式，可以控制天线结构以减少子面板内的天线元件的使用数目或增加子面板内的天线元件的使用数目。换言之，改变子阵列的模式。这种方法的优势在于，可以维持天线孔径(取决于天线元件的选择)并且可以保持MIMO 预编码的自由度。在这样的实施例中，改变的是个体子面板天线模式，并且作为所提出的解决方案的目标，整个TX功率以及因此功率消耗基于同时用户的数目。

在一些另外的实施例中，可以通过选择个体天线元件来执行天线元件的选择，其中每个个体天线元件是天线的极化元件。这被称为以天线元件极化为单位进行切换或控制。

在一些实施例中，可以执行天线元件的选择以从整个阵列中选择对性能有重大贡献的个体天线元件。

尽管原则上可以在阵列形状保持固定的同时以连续方式调整PA 的TX功率，但这需要经校准的硬件和附加的工作，而所提出的切换方法与选择标准(其例如基于UE的数目)相结合更简单且更快，并且因此可以以高度动态方式应用。

关于以下示例进一步详细描述实施例。在以下示例中，假设有 K＝1…32个UE/MIMO层，来自每个UE的数据流被映射到P＝64个天线端口，并且每个端口耦合到子阵列，每个子阵列包括M＝4个天线元件。换言之，存在具有256个天线元件的天线阵列。

当应用于示例阵列子面板(4行×8个子面板，每个子面板具有4 个交叉极化元件)时，某些潜在的动态切换方法如图4a至4e所示。图4a至4e示出了使用配置或选择，其中列503表示包括被示出为行 501的4个元件的子面板(或子阵列)，因此例如第一子阵列可以由第一列和顶部四行505表示，并且第32子阵列可以由第八列和底部四行507表示。

因此，图4a示出了完全使用的传输器天线配置或选择511，其中每个子阵列中的每个元件是活动的。图4b示出了第一减少使用的传输器天线配置513，其中每个子阵列中只有一半的元件是活动的，但是在每个子阵列中，每个子面板存在两个活动元件。图4c示出了进一步减少使用的配置515，其中每个子面板仅一个元件是活动的。

图4d示出了进一步减少使用的传输器天线配置，其中减少是通过关闭完整的子面板来执行的。在这样的实施例中，关闭完整的子面板而不是调整每个子面板的辐射元件的数目。该方法会影响天线端口的数目，并且因此会降低对同步MIMO流进行预编码的自由度，从而对性能产生较大的影响。图4d示出了传输器天线配置517，其中关闭了32个子面板中的16个(子面板中没有标记x)，这是关闭了图4a 中的阵列503的一半子面板的结果。例如，第一子面板505完全打开，而最后或第32子面板507完全关闭。

图4e示出了进一步减少使用的传输器天线配置519，其中在图 4d中以模式517示出的剩余16个子面板中的8个被关闭。在一些实施例中，可以由多个端口P支持的MIMO流/MIMO层400的数目K 高达P/2。换言之，通常K<＝P/2。在通常的MIMO操作中，整个传输器(TX)功率在所有活动用户之间进行分布。当用户数目减少时，可以相应地减少整个总TX功率，平均保持每个用户相同的TX功率。

因此，如本文中讨论的实施例描述了一种过程，其中控制器被配置为关闭每个子面板的一半元件，而其他元件如前所述保持活动。如果UE的数目进一步减少，则每个子面板可以解激活较多的元件，每个子面板减少到1个剩余的活动天线元件。

图5示出了一些实施例的示例模拟RF收发器概念级视图，其示出了个体自适应PA电源电压适应或PA开/关切换，并且因此支持与当前用户需求有关的开/关切换的思想。例如，与当前用户需求有关的多天线大规模MIMO阵列的天线子面板或子面板内的元件的开/关切换。

在图5所示的示例中，进一步详细示出了包括模拟预编码器和 RF链的图3a所示的系统的功能。图5所示的示例示出了被配置为向模拟模块600输出数字信号的数字RF单元601。模拟模块600包括单个RF转换(数字到模拟转换、模拟到数字转换、上变频和下变频)单元603，单个RF转换单元603被配置为控制四个或更多个天线(包括功率放大、滤波和相移)。在一些实施例中，可以有多于一个的转换单元。例如，在一些实施例中，可以有若干收发器(TRX)转换单元集成在公共封装(Multi-TRX转换单元)中。因此，在这种情况下，要由相应的另外的TRX转换单元控制(包括功率放大、滤波和相移) 的较多天线可以连接到多TRX转换单元。

在该示例中，转换单元603耦合到单个分离器605，该单个分离器605被配置为将输入信号分离成四个流。这四个流被传递到个体移相器607、功率放大器609和天线滤波器611，被传递到天线元件613。

以这种方式，图3a所示的模拟预编码器407仅包括移相器607 并且还可以是(取决于视图)功率放大器609(任何幅度编码，在这种情况下也可以是可变增益放大器的一种)。图5所示的转换单元603 和分离器605(并且可以是放大器609)可以对应于图3a所示的RF链405。然而，应当理解，由于模拟RF架构的不同示例性实施例，因此可以改变图5的功能块到图3a和3b的功能块的直接和显式映射。为了允许个体电源电压适应以及个体功率放大器开/关切换，功率控制单元(其示例在图5中由610表示)个体地连接到每个功率放大器(PA)609，以允许个体电源电压适应和开/关切换。

在该示例中，所有功率放大器609由提供公共的固定最大电源电压的公共的中央电源单元(PSU)608供给。

在图5所示的示例中，每个个体功率控制单元610由功率控制器 606控制。功率控制器606可以被配置为基于对活动用户数目的确定来控制个体功率控制单元610的操作。功率控制器在图5中被示出为位于模拟RF前端600内。功率控制器606可以被配置为从数字/基带单元601或其他合适的设备接收信息，诸如例如要被支持的UE的数目。

在一些实施例中，功率控制器可以被放置在数字RF前端单元601 或其他合适的数字单元中，并且被配置为支持到模拟RF单元600的接口，以便控制电源电压，并且如果必要，在一些实施例中控制自适应功率分配器。

在一些实施例中，在合适的情况下，对电源电压(以及功率分配器)的控制还可以由不同的块并且甚至在不同的实体中实现。在一些实施例中，该信息或控制在公共中央单元内生成，该公共中央单元被配置为具有关于要被服务的当前用户的数目以及其他参数的知识。

在这样的实施例中，提供了关于相位和电源电压调整的高度灵活性，并且在功率放大器之后(由于移相器位于PA输入侧)实现了低损耗，但是需要大量的功率放大器设备和天线滤波器。

图6a中示出了另一示例模拟预编码器。与图5相比，图6a所示的示例700a、700b和700c的主要区别在于，每个TX路径的公共天线的两个极化是经由相同的功率放大器来控制的。

在这样的示例中，为了使得每个天线极化能够单独地打开/关闭 TX功率，使用可切换功率分配器701，允许分别个体地控制具有一半的TX功率的天线的两个极化，或者将完全的(或减小的，取决于功率放大器偏置)TX功率定向到+45°或-45°极化的天线。因此，功率控制器被示出为耦合到每个可切换功率分配器并且被配置为基于所确定的UE数目来控制它们。

示例700a、700b和700c之间的差异是移相器的定位和数目，并且因此是针对个体相位对准的灵活性以及对效率的不同影响。

因此，例如，示例700a示出了其中移相器位于功率放大器和可切换功率分配器之前的装置。这样的示例允许两个天线极化的公共相位对准，但是由于移相器被放置在功率放大器的输入处，所以在功率放大器之后具有较低损耗。此外，在这样的示例中，能量效率受影响较小并且较高。

示例700b示出了其中移相器位于功率放大器(和滤波器)之后但在可切换功率分配器之前的装置。在这种情况下，再次使用公共控件对两个天线极化进行相位控制。这样的示例可能会在功率放大器的输出处增加一些额外的损耗，从而降低能量效率。

示例700c示出了如下装置，在该装置中移相器位于功率放大器和可切换功率分配器之后并且因此允许每个天线的每个天线极化的个体相位对准，但以需要两倍数目的移相器为代价(与示例700b和 700a相比)，并且移相器会在放大器的输出侧增加一些额外损耗，从而降低了能量效率。

如上所述，个体功率放大器电源电压调整以及个体功率放大器开/关切换再次通过耦合到个体电源调整单元的公共功率控制器来实现。此外，公共功率控制器可以被配置为控制可控功率分配器，以允许天线极化个体选择。

图6b示出了根据一些实施例的另一组示例装置。800a、800b、 800c所示的示例与图6a所示的示例的不同之处在于，每个功率放大器被配置为控制两个或更多个天线(其中每个天线可以具有两个极化)。这些示例产生了如下装置，该装置进一步减少了所需要的功率放大器的数目(但并未减少总所需传输功率)。

为了实现减少功率放大器的数目，这些示例包括附加的(例如，每个天线一个)可控功率分配器801，可控功率分配器801被添加到功率放大器之后的传输路径中。这些附加的自适应功率分配器也由公共功率控制器控制。

示例800a、800b和800c之间的差异是移相器的定位和数目，它们定义了灵活性(从示例800a至800b至800c，增加的每个TX天线极化的相位适应灵活性)和功率放大器输出侧的损耗(从示例800a 至800b至800c，增加损耗)。因此，示例装置800a示出了位于功率放大器和可切换功率分配器之前的移相器。这样的示例允许两个天线的两个天线极化的公共相位对准，但是在功率放大器之后具有较低的损耗，因为移相器被放置在功率放大器输入处。此外，在这样的示例中，能量效率受到的影响较小。

示例装置800b示出了如下装置，在该装置中移相器位于功率放大器(和滤波器)和附加的可控功率适配器之后，但是在可切换功率分配器之前，这允许两个天线极化的公共相位对准，但是个体地针对每个天线。由于移相器位于功率放大器的输出侧，所以与先前的示例 800a相比，功率放大器之后的输出损耗增加。

示例800c示出了如下装置，在该装置中移相器位于功率放大器和可切换功率分配器之后，因此允许每个天线的每个天线极化的个体相位对准，但是却以需要四倍数目的移相器(与示例800a相比)和两倍数目的移相器(与示例800b相比)为代价并且移相器会在放大器的输出侧增加一些额外损耗，从而降低了能源效率。

与数据流的数目和受控天线的数目相关联，图5所示的示例装置支持所有天线和所有天线极化的完全大规模MIMO和/或波束成形。图6a所示的装置仅在个体天线水平支持大规模MIMO和波束成形，而在个体天线极化上不支持形。图6b所示的装置仅在子阵列水平支持大规模MIMO和波束成形。

将在下文进一步详细描述(诸如图5中的附图标记606所示)公共功率控制器的操作，该公共功率控制器被配置为控制当前使用哪些天线以及使用哪些相关的天线极化(仅一个或两个)以及使用哪个个体TX功率(功率放大器电源电压调整)。

在一些实施例中，公共功率控制器可以被配置为以相互协调的方式对整个天线阵列实现控制。因此，例如，公共功率控制器可以被配置为基于除如上所述的用户设备的数目以外的参数来控制功率放大器和/或可切换功率分配器。例如，在一些实施例中，公共功率控制器被配置为确定与以下有关的参数：当前特定应用、用户需求(要服务的用户数目、用户的位置、所需要的TX功率、白天或晚上的时间等)、以及操作模式(大规模MIMO、波束成形)，并且基于这些来实现控制。

实现图5、6a和6b所示的实施例中的哪个可以基于特定目标应用来确定。例如，可以基于每个天线/每个天线极化的所需要的或期望的灵活性、以及诸如成本、功率消耗、电路复杂性的要求来实现特定实施例装置。

关于图7，进一步详细示出了可以在如图5、6a和6b所示的公共功率控制器内实现的个体传输器天线配置选择的示例天线元件选择器或提供器。

在一些实施例中，选择器包括参数确定器751、候选选择器753、候选评估器/优化器755和选择器验证器757。

在一些实施例中，参数确定器751被配置为接收或确定要被评估的小区和/或传输器天线配置相关参数。该参数可以被称为动态传输参数，因为它是动态地评估的并且涉及装置正在其中操作的天线或小区的传输方面。如上所述，(小区和/或天线配置)参数可以是任何合适的参数，诸如以下中的至少一项：用户设备的数目、当前特定应用、用户需求(要被服务的用户数目、用户的位置、所需要的TX功率、白天或晚上的时间)、操作模式(大规模MIMO、波束成形)和指定时间间隔期间在一个方向上的平均传输功率。根据监管手段的要求，对平均传输功率参数进行监测，以确保不超过在定义的时间段内平均的特定场强(例如，61V/m或等效地表示的EIRP水平)。

在稍后描述的一些实施例中，参数确定器751还可以被配置为将所确定的参数与已知或定义的参数阈值相比较，并且被配置为基于所确定的参数与参数阈值之间的关系来控制天线元件的动态选择。

例如，在一些实施例中，参数可以是活动UE的数目，并且参数确定器被配置为检查活动UE的数目何时低于某个阈值。在一些实施例中，阈值可以相对于子阵列来定义，并且可以在数学上将其定义为 A*P/2，其中A<＝1。在一些其他实施例中，该阈值可以是定义时间段内的监管批准的平均传输功率。

参数确定器751因此可以向候选选择器753通知要进行的多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择。

在一些实施例中，候选选择器753被配置为从参数确定器接收要进行个体传输器天线配置选择的指示或消息。此外，在一些实施例中，所确定的参数也可以从参数确定器传递。候选选择器753可以被配置为选择一个或多个候选个体传输器天线配置选择，换言之，基于所确定的参数的天线阵列的个体元件的选择。

在一些实施例中，候选选择器753被配置为接收标识当前个体传输器天线配置的输入，并且进一步基于当前个体传输器天线配置和所确定的参数来确定(多个)候选个体传输器天线配置。此外，在一些实施例中，候选选择器753还被配置为从候选评估器/优化器755接收反馈输入，并且基于来自候选评估器/优化器755的反馈来确定(多个) 另外的候选个体传输器天线配置。

候选评估器/优化器755被配置为接收所选择的(多个)候选个体传输器天线配置，并且基于计算性能参数来进一步评估这些。性能参数可以基于所测量或计算的信道值。

在一些实施例中，候选评估器/优化器755选择候选中的一个并且将其传递给选择验证器757。在一些实施例中，候选评估器/优化器755 与候选选择器753一起操作反馈回路，其中反馈消息或信号被传递回候选选择器753，候选选择器753生成另外的候选，直到(多个)候选个体传输器天线配置产生足够好的性能参数值或找到性能最佳的个体传输器天线配置。

选择验证器757还可以被配置为接收所选择的候选并且检查所选择的候选个体传输器天线配置的性能是否可接受，并且然后例如通过将控制信号提供给与天线元件相关联的功率分配器(功率分离器)或功率放大器来实现选择。

以这种方式，可以考虑选择验证器和候选评估器/优化器的组合，以基于至少一个动态传输参数来选择个体传输器天线配置。

关于图8，示出了流程图，该流程图示出了用于基于所确定的小区参数来实现对天线阵列的控制的方法，例如，操作图7中所示的示例天线元件选择器的方法。例如，图8具体示出了基于被同时服务的 UE的数目的天线阵列的适应，然而，可以使用任何其他合适的基于小区或基于网络的参数。

选择或控制过程可以从对至少一个小区/天线配置参数(例如，被 [同时]服务的UE的数目、波束方向/权重和持续时间、其他小区参数) 的监测，如图8中由步骤901所示。

该过程可以继续进行以确定所监测的参数是否可接受。例如，UE 的数目(和/或小区参数使用)高？传输功率是否未超过法规限制？该检查在图8中由步骤903示出。

另外，如果可用，则可以考虑每个UE的服务需求，以决定同时服务它们。如果活动UE的数目低于某个阈值，则该检查用于考虑改变天线的适应，例如关闭元件。因此，UE高阈值可以相对于端口的数目来定义，并且可以在数学上定义为A*P/2，其中A<＝1。

在参数可接受的情况下(例如，UE的数目高/TX功率低于法规限制等)，则可以维持当前配置，如图8中由步骤915所示。

在参数不可接受的情况下，例如，满足“触发”阈值(例如，UE 数目少，小区参数使用很低，超出了TX功率限制等)，则可以选择用于尝试以改善参数的一种或多种候选天线元件配置，如图8中由步骤905所示。在一些实施例中，初始配置可以基于所确定的参数来确定，或者可以通过在若干固定阵列预配置之间进行选择(或切换)来实际地实现。

具有所提出的天线元件适应之后，下一操作是估计或测量基站与 UE之间的信道，如图8中由步骤907所示。所实现的测量过程可以取决于不同的阵列架构、操作模式以及预期的阵列适应过程。全数字和混合阵列架构支持信道的测量/确定。

例如，对于时分双工(TDD)全数字阵列架构，可以测量/确定上行链路探测测量。对于TDD混合阵列架构，可以测量/确定针对不同子面板配置的上行链路探测。在一些实施例中，对于频分双工(FDD) 全数字阵列架构，可以测量/确定下行链路参考信号和显式信道状态信息(CSI)反馈。对于FDD混合阵列架构，可以测量/确定针对不同子面板配置的下行链路参考信号和显式信道状态信息(CSI)反馈。

同样，在预配置的阵列结构的步骤中的适应以及通过选择要关闭的个体元件的适应(如图4a至4e中示例性所示)都是可行的，但这将对整个过程产生不同的影响。

在已经基于所选择的所提出的适应和完全阵列使用和/或当前适应估计了信道之后，该系统然后可以确定性能标准，如图8中由步骤 909所示。

然后，该系统可以确定性能是否被优化，如图8中由步骤911所示。

为了优化阵列适应，可以设计测量和选择过程以支持不同的优化目标。

例如，优化目标可能是：

为高比例的用户(99％或95％)达到一定的最低服务质量；

优化瞬时功率效率与例如加权和率；

在频谱效率或小区边界吞吐量或其他最低服务要求方面优化长期功率效率；以及

优化空间分集的利用(或在空间分集较差的情况下减少所使用的 TX天线元件的数目)。

所有这些目标可以旨在降低传输功率和系统功率消耗，同时保持不同的目标关键性能指标(KPI)。从这个意义上讲，实施例被设计为足够灵活以解决各种应用。

在一些实施例中，测量系统中的负载。例如，占已用资源的百分比。此外，在一些实施例中，评估最坏情况下的服务质量(例如，小区边界吞吐量)。基于阈值，一些实施例被配置为通过关闭天线组件 (子阵列或物理天线元件)来减少系统的功率消耗。

已经确定系统没有被优化，则系统可以被配置为环回并且选择另外的天线元件配置候选，其中可以基于关于小区中的活动移动台的信道矩阵和信道质量的另外的信息来确定要关闭哪些元件。

对于TDD全数字(经校准的)阵列，该校准可以针对小区内的所有活动移动台允许显式的信道知识。获得信道知识可以基于利用探测参考信号(SRS)执行探测。对于小区中的L个活动移动台中的每个移动台l，上行链路(UL)测量对应于UL信道矩阵H_ul,l。为了能够预测吞吐量，确定以下元素：

每个移动台的信道衰减；

在所有活动移动台的集合L中，针对每个移动台l的额外小区干扰；

关于移动台中接收器类型的假设(例如，IRC)；以及

每个TX天线元件的BS传输功率。

此外，可以从探测参考信号(SRS)接收和传输信号水平来得出信道衰减。因此，基站会知道UE当前的TX信号水平。额外的小区干扰可以从由UE报告的信道质量指示符(CQI)水平(与信号与干扰和噪声比(SINR)值相对应)得出，也可以通过由UE报告的显式的额外小区干扰水平得出。

此外，可以针对小区中的每个活动移动台1估计下行链路(DL) 信道矩阵H_d1,1。基于所使用的mMIMO算法(例如，迫零或特征波束成形)，可以估计接收信号水平、小区内干扰和额外小区干扰，即，可以针对任何共同调度的用户集合以及针对基于CQI而打开的任何TX天线元件集合来估计针对每个移动L的SINR。根据SINR，该系统可以估计已实现的吞吐量。

在以每个调度为单位来确定优化的一些实施例中，该系统可以被配置为优化加权和率(WSR)和总所需功率消耗(PWC)的函数。在一些实施例中，该系统被配置为通过从所有活动移动台集合L中选择移动台集合Li并且从所有TX天线元件的集合N中选择TX天线元的集合Ni来优化性能：

为了进行长期优化，在一些实施例中，该系统被配置为从所估计的下行链路信道矩阵H_d1,1中得出下行链路信道协方差矩阵。

根据这些协方差矩阵，该系统可以被配置为得出高度相关的TX 天线元件并且将其关闭。在一些实施例中，该系统可以被配置为从下行链路信道协方差矩阵得出平均角度，在该平均角度下，移动台(或者在非视线NLoS的情况下为对应的反射器)由BS天线可见，对应于信道协方差矩阵的最强特征矢量。此外，该系统还可以被配置为通过分开地在水平方向和垂直方向上计算天线元件的空间协方差/相关性来确定SRS之外的信道角度扩展信息。垂直方向上较高的元件相关性通常与较低的垂直角度扩展相关联。该UE角度扩展示出了角度扩展在水平域还是垂直域中较高。

当关闭TX天线元件时，在一些实施例中，选择是在考虑到由TX 天线元件的较大集合在水平或垂直上对主域的服务而被执行的。这是通过元件和相应的RF/转换链的切换在较低角度扩展维度内减少活动辐射天线元件的数目(“使阵列变薄”)来实现的。在这样的实施例中，在其他维度上保持可用的空间处理可能足以利用信道属性。

此外，在一些实施例中，该系统被配置为基于极端相反的假设 (即，所有UE均以SU-MIMO或完全MU-MIMO模式被服务)来优化预测的小区频谱效率(SE)或最小服务质量，例如，相对于总功率消耗(PWC)的最小所需要的小区边界吞吐量(CBTP)。

或

这实际上可以通过用于控制若干固定阵列预配置(诸如图4a至 4e所示)之间的选择(或切换)的控制器或部件来实现。可以在水平方向和垂直方向上独立地应用关闭元件，从而分开地在水平方向和垂直方向上解决MIMO层的自由度的适应。通过在具有较小角度扩展的方向上使阵列“变薄”来关闭元件，因为信道在该方向上“较不丰富”。

在TDD混合阵列架构内操作的实施例中(以如前所述的方式)，该系统被配置为测量上行链路信道H_ul,1并且得出下行链路信道矩阵 H_dl,1。然而，这些实施例与上述方法的不同之处在于，与先前的情况相比，基于BS天线子面板(例如，全子面板、半尺寸子面板等)的不同配置来进行测量。因此，在这样的实施例中，该系统被配置为测量不同的上行链路信道矩阵。例如，测量全子面板集合的参数，以及分开地测量半尺寸子面板集合的参数。这样的实施例中的优化过程可以具有不同的参数，诸如：

打开/关闭子面板/TX端口(这会影响H矩阵的尺寸)；以及

打开/关闭子面板内的物理TX元件(该选项可以使H矩阵的尺寸保持恒定，但会影响信道系数)。

对于这两种情况(打开/关闭完整的子面板或减小/增加子面板的尺寸)，可以按照与前面讨论的TDD/全数字情况相同的方式来实现优化过程。

在某些实施例中，为了减少搜索空间，可以分两个阶段进行决策：

决定减少端口数目与减少子面板尺寸；以及

确定具体的配置(应当关闭的具体端口或子面板的尺寸)。

为了做出决定，可以在子面板中使用不同的活动元件集合以时间连续的方式执行两次或更多次探测。

对于频分双工全数字阵列系统，可以使用任何现有预编码矩阵指示符(PMI)/信道质量指示符(CQI)信息或新提出的技术(例如，显式CSI反馈)来获得信道知识。在实现显式反馈的实施例中，可以对具有全数字天线系统的对应TDD系统应用与上述相同的过程。

对于实现显式反馈的实施例中的频分双工混合阵列系统，可以采用与先前针对具有混合阵列天线系统的TDD系统所讨论的相同过程。在仅打开/关闭整个子阵列的实施例中，该系统可以被配置为从移动台测量的基于预编码的每个子面板CSI-RS的显式信道反馈中得出所有所需要的信息。

在其中系统必须确定关于针对减少的子面板(例如，一半物理天线元件被关闭的半尺寸子面板)的信道矩阵的信息的一些实施例中， CSI-RS必须例如周期性地被切换以减少子面板的设置。UE必须知道周期性CSI-RS切换，以便能够将测量分配给正确的天线配置。为了减少针对这些不同天线配置的信令工作量，仅测量邻居状态，例如，如果系统当前使用全尺寸子面板，则为全尺寸和半尺寸子面板，或者如果系统当前使用半尺寸子面板且未处于高负载状态，则为半尺寸和 1/4尺寸子面板。在一些实施例中，优化操作还确保关闭元件不会引起覆盖的损失。这可以通过检查不同用户的SINR是否高于某个阈值来实现。换言之，该系统被配置为验证或确认所选择的适应并且应用它，如图8 中由步骤913所示。

由于在所实现的实施例中通常在上行链路中发生覆盖瓶颈，所以该系统允许与下行链路相比在上行链路中具有不同数目的活动元件。因此，在一些实施例中，在下行链路内，某些PA可以被关闭，并且因此某些元件被解激活，而在上行链路中，所有元件被激活以防止覆盖的损失。对于混合阵列TDD情况下的某些SRS测量，当利用信道互易性并且下行链路使用减小的尺寸的子面板进行操作时，可以解激活上行链路元件以实现相同的预期或测试的下行链路配置。解激活可以是“虚拟”解激活，其中执行完整的上行链路(UL)信道矩阵的测量，而可以从相应减少的UL矩阵中计算出下行链路(DL)的矩阵。但是，与元件解激活无关的其他目的的常规数据传输和探测可以使用所有可用的阵列元件。

在一些实施例中，在TDD系统中，可以使用完全的上行链路测量并且计算用于减少的下行链路天线配置的不同选项。

在一些实施例中，监测UE吞吐量并且将其与所估计的UE吞吐量相比较。在UE吞吐量与期望的UE吞吐量之间出现较大差异的情况下，可以应用新的选择过程或切换到预配置阵列配置的下一步骤。

在一些FDD实施例中，为进行全信道测量而偶尔地打开关闭的元件，以检查条件是否已经改变并且需要开始新的选择优化。

特别是对于在PMI、CQI、RI的FDD操作，在一些实施例中，可以从所报告的最佳预编码中计算出等效的多输入单输出(MISO) 信道。但是，该等效MISO信道已经包括接收权重。此外，这些报告使用非常粗略的相位和幅度量化。因此，如果决定是关于所使用的 TX元件或TX子阵列，则必须通过评估随后的CQI报告(包括PMI、 CQI、RI)来检查该决定。同样在这样的实施例中，实现了向较小的天线设置的保守的或小的减量切换。

在已经确定了最佳适应配置之后，然后实现最佳适应配置，如图 8中由步骤913所示。

以这种方式，所描述的模拟RF前端的实施例可以应用于天线面板和子面板，从而为开/关切换和传输功率适应提供所需要的灵活性。

可以配置公共功率控制器，使得即使使用一个PA服务多于一个的辐射元件，也可以打开和关闭个体天线元件。在一些实施例中，使用所讨论的示例来控制天线配置选择允许选择要关闭的天线元件并且以这种方式适应有效阵列结构。在下面的分析中，假设每个辐射天线元件使用一个PA。

选择的第一示例是以下中的一项：关闭子面板内的元件。该示例选择在如3GPP标准化中定义的城市宏场景中可能是有益的。关闭天线元件可以维持阵列的水平结构，而在垂直方向上，波束宽度会减小。此外，还可以通过切换子面板内的元件来保持子面板间距。由于这些影响是与较少数目的同时UE结合出现的，因此对个体UE的性能没有显著影响。

在关闭一部分天线元件的每个操作中，TX功率都会降低，当关闭一半数目的元件时，TX功率会降低一半(3dB)。图4c和图4e中的方案的TX功率比具有256个活动天线元件的原始阵列的TX功率低6dB，在该阵列中，一半的元件被关闭。如果关闭更多元件，则因素会有所不同，或者如果另外调整了功率放大器的电源电压，这也会影响传输功率。

针对影响传输功率水平的打开/关闭天线元件的这些计算适用于以下条件：

在图5所示的实施例中，一半的元件已经被关闭，并且没有针对活动路径实现放大器电源电压适应；

在图6所示的实施例中，再次，如果一半的元件已经被关闭并且放大器的电源电压已经适合于仍处于活动的元件，因为总是由相同的放大器控制两个天线极化。

在图7所示的实施例中，如果一半的元件被关闭并且放大器电源电压已经适当地适用于仍处于活动的元件，因为一个PA正在控制两个天线，每个天线具有两个极化。

如果在子面板水平关闭，则这又会有所不同，具体取决于天线元件到子面板的分配。

对基站硬件组件的分析表明，PA是整个功率消耗的主要原因。由于PA效率通常仅在25％-35％的范围内，因此具有TX功率P的 PA的功率消耗在P/0.25…P/0.35的范围内。因此，通过控制TX功率，可以控制大量的PA功率消耗。

应当理解，附图的流程图的每个框及其任何组合可以通过各种手段或其组合来实现，诸如硬件、软件、固件、一个或多个处理器和/ 或电路系统。

注意，尽管已经关于未许可频谱网络的一个示例描述了实施例，但是可以相对于网络的其他示例应用类似的原理。应当注意，其他实施例可以基于除LTE之外的其他蜂窝技术或基于LTE的变体。例如，一些实施例可以与所谓的5G新无线电或MulteFire一起使用。因此，尽管以上参考用于无线网络、技术和标准的某些示例架构以示例的方式描述了某些实施例，但是实施例可以应用于除本文中示出和描述的那些通信系统之外的任何其他合适形式的通信系统。

在此还应当注意，尽管上述示例实施例，但是在不脱离本发明的范围的情况下，可以对所公开的解决方案进行多种变化和修改。

应当理解，这些装置可以包括或耦合到其他单元或模块等，诸如用于传输和/或接收的无线电部件或无线电头。尽管已经将装置描述为一个实体，但是可以在一个或多个物理或逻辑实体中实现不同的模块和存储器。

通常，各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合来实现。本发明的一些方面可以以硬件来实现，而其他方面可以以可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件来实现，但是本发明不限于此。尽管本发明的各个方面可以被图示和描述为框图、流程图或使用一些其他图形表示，但是众所周知，作为非限制性示例，本文中描述的这些框、装置、系统、技术或方法可以以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备或其某种组合来实现。

本发明的实施例可以通过由移动设备的数据处理器可执行的计算机软件来实现，诸如在处理器实体中，或者通过硬件来实现，或者通过软件和硬件的组合来实现。包括软件例程、小程序和/或宏的计算机软件或程序(也称为程序产品)可以存储在任何装置可读数据存储介质中，并且它们包括用于执行特定任务的程序指令。计算机程序产品可以包括一个或多个计算机可执行组件，当程序被运行时该一个或多个计算机可执行组件被配置为执行实施例。一个或多个计算机可执行组件可以是至少一个软件代码或其一部分。

另外，在这方面，应当注意，如图中的逻辑流程的任何框可以表示程序步骤、或者互连的逻辑电路、框和功能、或者程序步骤和逻辑电路、框和功能的组合。软件可以存储在诸如在处理器内实现的存储器芯片或存储器块的物理介质、诸如硬盘或软盘的磁性介质、以及诸如例如数字通用盘(DVD)及其数据变体、压缩盘(CD)的光学介质上。物理介质是非瞬态介质。

存储器可以是适合于本地技术环境的任何类型，并且可以使用任何适当的数据存储技术来实现，诸如基于半导体的存储器设备、磁存储器设备和系统、光学存储器设备和系统、固定存储器和可移动存储器。数据处理器可以是适合于本地技术环境的任何类型，并且作为非限制性示例，可以包括以下中的一种或多种：通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、 FPGA、门级电路、和基于多核处理器架构的处理器。

本发明的实施例可以在各种组件(诸如集成电路模块)中实践。集成电路的设计总体上是高度自动化的过程。复杂且功能强大的软件工具可以用于将逻辑级设计转换为准备好在半导体衬底上蚀刻和形成的半导体电路设计。

前述描述通过非限制性示例的方式提供了对本发明的示例性实施例的完全且信息丰富的描述。然而，当结合附图和所附权利要求书阅读时，鉴于前面的描述，各种修改和变体对于相关领域的技术人员而言将变得很清楚。然而，本发明的教导的所有这些和类似的修改仍将落入在所附权利要求书中限定的本发明的范围内。实际上，存在包括一个或多个实施例与先前讨论的任何其他实施例的组合的另外的实施例。

Claims (20)

1.一种用于通信的装置，包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述至少一个存储器包括用于一个或多个程序的计算机代码，所述至少一个存储器和所述计算机代码被配置为与所述至少一个处理器一起使所述装置至少：

确定至少一个动态传输参数；

基于所述至少一个动态传输参数，提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择；以及

通过对位于每个天线元件之前的至少一个功率放大器和/或至少一个功率分配器的控制，实现多输入多输出天线阵列内的个体天线配置选择。

2.根据权利要求1所述的装置，其中被引起确定至少一个动态传输参数的装置被引起确定以下中的至少一项：

所述装置与之通信的用户设备的数目；

用户需求参数；

所述装置与之通信的用户设备的位置；

定义的传输功率；

在指定时间间隔期间在一个方向上的平均传输功率；

时间；

日期；以及

操作模式，所述操作模式定义所述装置正在以其进行操作的大规模多输入多输出模式。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的装置，其中被引起基于所述至少一个动态传输参数提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择的所述装置被引起执行以下中的至少一项：

在天线子面板内以天线逐元件为单位提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择；

以天线逐子面板为单位提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择；

以逐天线元件极化为基础提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择。

4.根据权利要求1和2中任一项所述的装置，其中被引起通过对位于每个天线元件之前的至少一个功率放大器和/或至少一个功率分配器的控制实现多输入多输出天线阵列内的所述个体天线配置选择的所述装置被引起执行以下中的至少一项：

控制至少一个开关，所述至少一个开关将针对所述至少一个功率放大器的功率输入耦合到电源单元；

控制至少一个电源单元，所述至少一个电源单元耦合到至少一个功率放大器；

控制所述至少一个功率分配器，所述至少一个功率分配器被配置为将来自所述至少一个功率放大器的输出选择性地耦合到天线元件；以及

控制如下所述至少一个功率分配器中的至少一个功率分配器，所述至少一个功率分配器被配置为将来自所述至少一个功率放大器的输出选择性地耦合到所述至少一个功率分配器中的至少一个另外的功率分配器，并且控制所述至少一个另外的功率分配器，所述至少一个另外的功率分配器被配置为将来自所述至少一个功率放大器的所述输出选择性地耦合到所述天线元件。

5.根据权利要求1和2中任一项所述的装置，其中被引起基于所述至少一个动态传输参数提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择的所述装置被引起：

基于所述多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置，测量所述装置与至少一个另外的装置之间的信道；

针对所述至少两个候选个体传输器天线配置确定与所测量的所述信道相关联的至少一个性能参数；

基于所述至少一个性能参数，选择所述多输入多输出天线阵列内的所述至少两个候选个体传输器天线配置中的一个候选个体传输器天线配置；以及

检查所述至少两个候选个体传输器天线配置中的所选择的所述一个候选个体传输器天线配置是否满足或超过确定的性能要求。

6.根据权利要求5所述的装置，其中被引起基于所述多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置测量所述装置与至少一个另外的装置之间的信道的所述装置被引起执行以下中的至少一项：

在全数字阵列时分双工装置中测量上行链路探测；

在全数字阵列频分双工装置中测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈；

在全数字阵列时分双工装置中测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈；

在混合阵列时分双工装置中针对不同子面板配置测量上行链路探测；

在混合阵列频分双工装置中针对不同子面板配置测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈；以及

在混合阵列时分双工装置中针对不同子面板配置测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈。

7.根据权利要求5所述的装置，还被引起：

基于所述多输入多输出天线阵列内的所述至少两个候选个体传输器天线配置，测量所述装置与至少一个另外的装置之间的信道；

从所估计的下行链路信道矩阵中计算下行链路信道协方差矩阵；并且

其中被引起基于所述至少一个性能参数选择所述多输入多输出天线阵列内的所述至少两个候选个体传输器天线配置中的一个候选个体传输器天线配置的所述装置被引起执行以下中的至少一项：

选择要被关闭的高度相关的天线元件；

基于在一个或多个不同的几何维度上被得出的角度扩展来选择天线元件，得出的所述角度扩展定义一个或多个维度，要被关闭的天线元件的数目沿着所述一个或多个维度被选择；以及

基于天线元件在分开的水平方向和垂直方向上的空间协方差/相关性来选择天线元件。

8.根据权利要求1和2中任一项所述的装置，其中被引起基于所述至少一个动态传输参数提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择的所述装置被引起：优化所述至少一个动态传输参数和总所需功率消耗的加权和的函数，并且基于以下来确定至少一个动态传输参数：从所有活动的另外的装置的集合中对所述另外的装置的集合的选择以及从所述多输入多输出天线阵列内的所有天线元件的集合中对天线元件的集合的选择。

9.根据权利要求5所述的装置，其中被引起基于所述多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置测量所述装置与至少一个另外的装置之间的信道的所述装置被引起：使用所述多输入多输出天线阵列内的所有天线元件作为接收器天线来测量所述装置与至少一个另外的装置之间的上行链路信道，并且其中被引起基于所述至少一个性能参数选择所述多输入多输出天线阵列内的至少两个配置中的一个配置的所述装置被引起：基于所测量的所述上行链路信道来计算一个或多个下行链路候选个体传输器天线配置选择。

10.一种用于通信的方法，包括：

确定至少一个动态传输参数；

基于所述至少一个动态传输参数，提供与装置相关联的多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择；以及

通过对位于每个天线元件之前的至少一个功率放大器和/或至少一个功率分配器的控制，实现多输入多输出天线阵列内的个体天线配置选择。

11.根据权利要求10所述的方法，其中确定至少一个动态传输参数包括以下中的至少一项：

所述装置与之通信的用户设备的数目；

用户需求参数；

所述装置与之通信的用户设备的位置；

定义的传输功率；

在指定时间间隔期间在一个方向上的平均传输功率；

时间；

日期；以及

操作模式，所述操作模式定义所述装置正在以其进行操作的大规模多输入多输出模式。

12.根据权利要求10和11中任一项所述的方法，其中基于所述至少一个动态传输参数提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择包括以下中的至少一项：

在天线子面板内以天线逐元件为单位提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择；

以天线逐子面板为单位提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择；以及

以逐天线元件极化为单位提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择。

13.根据权利要求10和11中任一项所述的方法，其中通过对位于每个天线元件之前的至少一个功率放大器和/或至少一个功率分配器的控制实现多输入多输出天线阵列内的所述个体天线配置选择包括以下中的至少一项：

控制至少一个开关，所述至少一个开关将针对所述至少一个功率放大器的功率输入耦合到电源单元；

控制至少一个电源单元，所述至少一个电源单元耦合到至少一个功率放大器；

控制所述至少一个功率分配器，所述至少一个功率分配器被配置为将来自所述至少一个功率放大器的输出选择性地耦合到天线元件；以及

控制如下所述至少一个功率分配器中的至少一个功率分配器，所述至少一个功率分配器被配置为将来自所述至少一个功率放大器的输出选择性地耦合到所述至少一个功率分配器中的至少一个另外的功率分配器，并且控制所述至少一个另外的功率分配器，所述至少一个另外的功率分配器被配置为将来自所述至少一个功率放大器的所述输出选择性地耦合到所述天线元件。

14.根据权利要求10和11中任一项所述的方法，其中基于所述至少一个动态传输参数提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择包括：

基于所述多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置，测量所述装置与至少一个另外的装置之间的信道；

针对所述至少两个候选个体传输器天线配置确定与所测量的所述信道相关联的至少一个性能参数；

基于所述至少一个性能参数，选择所述多输入多输出天线阵列内的所述至少两个候选个体传输器天线配置中的一个候选个体传输器天线配置；以及

检查所述至少两个候选个体传输器天线配置中的所选择的所述一个候选个体传输器天线配置是否满足或超过确定的性能要求。

15.根据权利要求14所述的方法，其中基于所述多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置测量所述装置与至少一个另外的装置之间的信道包括以下中的至少一项：

在全数字阵列时分双工装置中测量上行链路探测；

在全数字阵列频分双工装置中测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈；

在全数字阵列时分双工装置中测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈；

在混合阵列时分双工装置中针对不同子面板配置测量上行链路探测；

在混合阵列频分双工装置中针对不同子面板配置测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈；以及

在混合阵列时分双工装置中针对不同子面板配置测量下行链路参考信号和信道状态指示反馈。

16.根据权利要求14所述的方法，还包括：

基于所述多输入多输出天线阵列内的所述至少两个候选个体传输器天线配置，测量所述装置与至少一个另外的装置之间的信道；

从所估计的下行链路信道矩阵中计算下行链路信道协方差矩阵；并且

其中基于所述至少一个性能参数选择所述多输入多输出天线阵列内的所述至少两个候选个体传输器天线配置中的一个候选个体传输器天线配置包括以下中的至少一项：

选择要被关闭的高度相关的天线元件；

基于在一个或多个不同的几何维度上被得出的角度扩展来选择天线元件，所得出的所述角度扩展定义一个或多个维度，要被关闭的天线元件的数目沿着所述一个或多个维度被选择；以及

基于天线元件在分开的水平方向和垂直方向上的空间协方差/相关性来选择天线元件。

17.根据权利要求10和11中任一项所述的方法，其中基于所述至少一个动态传输参数提供多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择包括：优化所述至少一个动态传输参数和总所需功率消耗的加权和的函数，并且基于以下来确定至少一个动态传输参数：从所有活动的另外的装置的集合中对所述另外的装置的集合的选择以及从所述多输入多输出天线阵列内的所有天线元件的集合中对天线元件的集合的选择。

18.根据权利要求14所述的方法，基于所述多输入多输出天线阵列内的至少两个候选个体传输器天线配置测量所述装置与至少一个另外的装置之间的信道包括：使用所述多输入多输出天线阵列内的所有天线元件作为接收器天线来测量所述装置与至少一个另外的装置之间的上行链路信道，并且其中基于所述至少一个性能参数选择所述多输入多输出天线阵列内的至少两个配置中的一个配置包括：基于所测量的所述上行链路信道来计算一个或多个下行链路候选个体传输器天线配置选择。

19.一种用于通信的装置，包括用于以下的部件：

确定至少一个动态传输参数；

基于所述至少一个动态传输参数，提供与所述装置相关联的多输入多输出天线阵列内的个体传输器天线配置选择；以及

通过对位于每个天线元件之前的至少一个功率放大器和/或至少一个功率分配器的控制，实现多输入多输出天线阵列内的个体天线配置选择。

20.根据权利要求19所述的装置，其中所述至少一个动态传输参数包括以下中的至少一项：

所述装置与之通信的用户设备的数目；

用户需求参数；

所述装置与之通信的用户设备的位置；

定义的传输功率；

在指定时间间隔期间在一个方向上的平均传输功率；

时间；

日期；以及

操作模式，所述操作模式定义所述装置正在以其进行操作的大规模多输入多输出模式。

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