CN112075032A - 天线阵列操作控制 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于控制天线阵列的操作的方法，该天线阵列包括两个或更多个可控区段，以及连接至收发器电路的天线端口。该方法包括：确定由天线阵列发射或接收的场景；以及，响应于所确定的场景配置收发器电路。场景的定义是根据分别打算作为发射的接收方或接收的发射方的多个用户的要求，以及根据路径损耗要求、峰值速率要求和流量容量要求中的一项或多项。该配置包括为发射或接收执行以下项中的一项或多项：分配天线阵列的两个或更多个区段中的多个区段并确定所分配区段的细分；确定多输入多输出(MIMO)应用的多个信息数据层；以及，分配带宽。还公开了相应的布置、网络节点、无线通信设备和计算机程序产品。

Description

天线阵列操作控制
技术领域
本公开总体上涉及无线通信领域。更具体地，涉及用于无线通信的有源天线阵列(高级天线系统，AAS)的操作控制。
背景技术
改善无线通信系统性能的一种技术是使用高级天线系统(AAS)。例如，关于第五代蜂窝通信系统(5G)的标准化和实现考虑了该技术。被适当控制的高级天线阵列可以允许用于发射和/或接收的波束成形，其可用于增加蜂窝通信系统的容量和/或覆盖范围。
通过控制天线阵列的不同天线元件处的信号相位，天线阵列或者阵列天线可以获得控制。备选地，通过控制天线阵列的不同天线元件处的时间延迟，天线阵列可以获得控制。又或者，通过控制天线阵列的不同天线元件处的信号的相位和幅度，天线阵列可以获得控制。
存在几种不同的技术以控制阵列的射频(RF)信号之间的相对相位(或时间延迟)。这些技术的示例包括模拟波束成形、数字波束成形和混合波束成形；所有这些均为本领域所公知。在模拟波束成形中，通常将相移(或时间延迟)应用于RF信号或本地振荡器(LO)信号，其用于发射/接收信号的上/下变频。在数字波束成形中，相移(或时间延迟)通常以数字方式实现，例如，通过在时域或频域中对正交频分复用(OFDM)调制信号进行数字相移。混合波束成形是模拟和数字波束成形的混合。
在模拟波束成形中，整个天线阵列通常受到相位控制，以使其在一个特定方向上获得最大的天线增益。这意味着完整的支持带宽只能分配给一个用户；或分配给最终波束覆盖的同一地理区域(或方向)的有限数量的用户。
5G蜂窝通信系统计划部署在新的频段以及现有频段上。通常，每个定义的工作频带的带宽(BW)可以与载波频率相关联(例如以缩放方式)。对于24-53GHz(毫米(mm)波频率)频率范围内的频带，可能(甚至可能是常见地)存在数GHz级别的带宽。
可以通过使用数字预失真方法进行线性化，以提高功率放大器(PA)的效率。通常，有效率的线性化要求线性化信号带宽是实际信号带宽的至少三倍。对于以毫米波频率工作且信号带宽为800MHz的AAS无线电，可能需要3×800MHz＝2.4GHz的线性化信号带宽以执行适当的数字预失真处理。因此，对于闭环线性化，反馈路径和发射器路径需要支持至少2.4GHz带宽，在功率效率的限制下，该要求可能是麻烦的、甚至是不可能的。
因此，需要替代的(且可能是改进的)方法以控制天线阵列。优选地，这样的替代方法能够增加灵活性。同样优选地，相比于预失真方法，这样的替代方法的带宽要求更低。
发明内容
应该强调的是，当在本说明书中使用术语“包含/包括”时，是用于指定存在所述特征、整数、步骤或组件，但是不排除存在或额外的一个或多个其他特征、整数、步骤、组件、或其分组。如本文所用，单数形式“一”，“一个”和“该”也意图包含复数形式，除非上下文另外明确指出。
通常，当在本文中提及“布置”时，应将其理解为物理产品；例如一种装置。物理产品可以包括一个或多个部分，例如以一个或多个控制器、或者以一个或多个处理器等的形式的控制电路。
要注意的是，当本文中提到天线阵列的控制、天线阵列的操作控制或类似内容时，典型的实施例以控制连接至天线的无线电电路的方式实现该控制。
一些实施例的目的在于解决或减轻、缓解或消除以上或其他缺点中的至少一些。
根据第一方面，这通过一种用于控制天线阵列操作的方法实现，该天线阵列包括两个或更多个可控区段，以及连接至收发器电路的天线端口。
该方法包括确定用天线阵列发射或接收的场景。场景的定义是根据分别打算作为发射的接收方或接收的发射方的多个用户的要求，以及根据路径损耗要求、峰值速率要求和流量容量要求中的一项或多项。
该方法还包括响应于所确定的场景配置收发器电路。该配置包括为发射或接收执行以下项中的一项或多项：分配天线阵列的两个或更多个区段中的多个区段并确定所分配区段的细分；确定多输入多输出(MIMO)应用的多个信息数据层；以及，分配带宽。
在一些实施例中，该配置包括响应于所确定的场景来动态配置收发器电路。
在一些实施例中，发射或接收可以是即将发生的发射或接收。
在一些实施例中，该方法还包括根据该配置，通过向用户发射或从用户接收以执行发射或接收。
在一些实施例中，场景的确定包括从多个预定义场景选择其中之一。多个预定义场景可以包括以下项中的一项或多项：高路径损耗场景、高流量容量场景和高峰值速率场景。
响应于高路径损耗场景，配置收发器电路可以包括：(为每个用户)分配相对较高数量的区段，确定所分配的区段被细分为单个组，确定相对较低数量的信息数据层，并分配相对较低的带宽。
响应于高流量容量场景，配置收发器电路可以包括：(为每个用户)分配相对较低数量的区段，确定所分配的区段被细分为单个组，确定相对较高数量的信息数据层。
响应于高峰值速率场景，配置收发器电路可以包括：(为每个用户)分配相对较高数量的区段，确定所分配的区段被细分为多个组，确定相对较低数量的信息数据层，并分配相对较高的带宽。
在一些实施例中，高路径损耗场景进一步定义为用户数量相对较低。在一些实施例中，高流量容量场景进一步定义为用户数量相对较高。在一些实施例中，高峰值速率场景进一步定义为用户数量相对较低。
第二方面是一种计算机程序产品，其包括非暂时性计算机可读介质，并在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至数据处理单元，并被配置为当计算机程序由数据处理单元运行时，导致执行依据第一方面的方法。
第三方面是一种用于控制天线阵列操作的布置，该天线阵列包括两个或更多个可控区段，以及可连接至收发器电路的天线端口。该布置包括控制电路，其被配置为导致：确定通过天线阵列发射或接收的场景，以及，响应于所确定的场景而配置收发器电路。
场景的定义是根据分别打算作为发射的接收方或接收的发射方的多个用户的要求，以及根据路径损耗要求、峰值速率要求和流量容量要求中的一项或多项。
该配置包括为发射或接收执行以下项中的一项或多项：分配天线阵列的两个或更多个区段中的多个区段，确定所分配区段的细分，确定多输入多输出(MIMO)应用的多个信息数据层，以及分配带宽。
在一些实施例中，控制电路被配置为响应于所确定的场景，通过导致收发器电路的动态配置来导致进行配置。
在一些实施例中，发射或接收可以是即将发生的发射或接收。
在一些实施例中，该配置还包括多路复用器，其由控制电路控制，并被配置为将每个用户的输入信息流分配至多个流，所述多个流相应于所分配的区段数量、所分配区段的细分以及所确定的信息数据层数量。
在一些实施例中，该布置还包括收发器电路，和/或天线阵列。
第四方面是包括第三方面所述的布置的无线通信设备。
第五个方面是包括第三方面所述的布置的网络节点。
在一些实施例中，任一上述方面可能额外具有任何与上述其他方面所解释的各种特征相同或相应的特征。
一些实施例的优点在于提供了控制天线阵列的替代方法。
一些实施例的另一优点在于增加了天线阵列控制的灵活性。
例如，增加的灵活性可以实现小区大小和小区容量之间的(动态)平衡。
例如，增加的灵活性可以通过将天线阵列划分为在不同频谱部分中操作的区段，以支持非连续频谱的利用。
例如，由于提供了对带宽要求的适当处理，因此增加的灵活性可以促使(或便于)数字预失真的使用。因为可以限制发射信号的带宽，从而可以实现数字预失真。
附图说明
结合附图，以下实施例的详细描述将进一步表述其目的、特征和优点。附图不必按比例绘制而成，而将重点置于示出示例性实施例。
图1是示出根据一些实施例的示例性方法步骤的流程图；
图2是示出根据一些实施例的示例性方法步骤的流程图；
图3是示出根据一些实施例的示例性天线阵列和示例性场景的示意图；
图4是示出根据一些实施例的示例性布置的示意框图；
图5-7是示出根据一些实施例的示例性布置的示意框图；以及
图8是示出根据一些实施例的示例性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，当在本说明书中使用术语“包含/包括”时，是用于指定存在所述特征、整数、步骤或组件，但是不排除存在或额外的一个或多个其他特征、整数、步骤、组件、或其分组。如本文所用，单数形式“一”，“一个”和“该”也意图包含复数形式，除非上下文另外明确指出。
结合附图，下文将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能以许多不同的形式实现，并且不应被解读为仅限于本文以下所阐述的实施例。
如上所述，整个天线阵列通常是通过相位控制的，以使其在模拟波束成形中的一个特定方向上具有最大的天线增益。更加灵活的解决方案包括将天线阵列面板分割成严格分开的、较小的、且以不同频率工作的天线阵列。这种较小的天线阵列的数量可以是任何合适的数量，例如两个或四个。利用这种解决方案，可以利用2×2多输入多输出(MIMO)为相应数量的不同用户同步提供服务。但是，天线阵列面板的分割将导致每个较小的天线阵列的天线增益降低，从而导致相比于整个天线阵列面板作为单个天线阵列的情况，其等效全向同性辐射功率(EIRP)和等效全向敏感性(EIS)降级。通常，天线阵列的尺寸每减少一半，降级量为3dB，即，两个天线阵列的降级量为3dB，四个天线阵列的降级量为6dB，以此类推。
下文将描述提供天线阵列操作控制的实施例，该天线阵列包括两个或更多个可控区段以及连接至收发器电路的天线端口。
图1示出根据一些实施例的一种示例性方法100。在步骤110中，确定由天线阵列发射或接收的场景，在步骤120中，响应于所确定的场景配置收发器电路。在可选步骤130中，根据步骤120的配置，通过向用户发射或从用户接收以执行发射或接收任务。
在步骤110中，确定的场景根据分别打算作为发射的接收方或或接收的发射方的多个用户的要求而定义。此外，场景的定义还根据路径损耗要求、峰值速率要求和流量容量要求中的一项或多项。
通常，在步骤110中确定场景的过程可能包括：从多个预定义场景选择其中之一；根据一些适当的比较，通常选择多个预定义场景中最类似于发射或接收的实际场景的那个场景。如将在本文中进一步详细描述的，这样的多个预定义场景可以包括以下项中的一项或多项：高路径损耗场景(第一场景)、高流量容量场景(第二场景)和高峰值速率场景(第三场景)。
通常，应当理解，当在本文中使用诸如“高”、“低”等术语来定义场景时，这类相对的术语应当由与其他场景的比较加以解释，例如，其可以依据相对于多个预定义场景的平均值定义。作为示例，高路径损耗场景可以被定义为其路径损耗高于多个预定义场景的平均路径损耗的场景。类似地，高流量容量场景可以被定义为所需流量容量高于多个预定义场景的平均所需流量容量的场景。同样类似地，高峰值速率场景可以被定义为所需峰值速率高于多个预定义场景的平均所需峰值速率的场景。
本文将进一步举例说明，步骤120用于发射或接收(通常针对每个用户)的配置包括以下项中的一项或多项：
-分配天线阵列的两个或更多个区段中的多个区段，并确定所分配区段的细分；
-确定用于MIMO应用的多个信息数据层；以及
-分配带宽。
图2示出了根据一些实施例的一种示例性方法200。方法200可以是方法100或图1的更具体版本的示例。
在步骤210中(与图1的步骤110比较)，确定由天线阵列进行发射或接收的场景，并在步骤211、221、212、222、213、223(与图1的步骤120比较)，响应于所确定的场景配置收发器电路。在可选步骤230中(与图1的步骤130比较)，根据配置，通过向用户发射或从用户接收以执行发射或接收任务。
在步骤210中确定的场景包括选择以下场景之一：高路径损耗场景(第一场景；211)、高流量容量场景(第二场景；212)和高峰值速率场景(第三场景；213)。
高路径损耗场景(211)被定义为其路径损耗高于多个预定义场景的平均路径损耗的场景。可选地，高路径损耗场景可以进一步定义为其用户数量相对较低；例如，具有的用户数量低于多个预定义场景中的平均用户数量。用户数量相对较低可以是指一个或多于一个。
例如，选择高路径损耗场景可以响应于基于接收的上行链路信号功率所执行的路径损耗预估。
当已经选择了高路径损耗场景时，根据步骤221执行收发器电路的配置。
分配天线阵列的多个区段，并确定所分配的区段的细分，可以包括：为每个用户分配相对较高数量的区段(例如，区段的数量高于在多个预定义场景中为用户分配的区段的平均数量)，并确定将分配的区段细分至单个组。例如，当只有一个用户时，可以将整个天线阵列分配给该用户。
确定用于MIMO应用的多个信息数据层，可以包括：为每个用户确定相对较低数量的信息数据层(例如，信息数据层的数量低于在多个预定义场景中为用户确定的信息数据层的平均数量)。例如，可以使用单个信息数据层。
分配带宽，可以包括：分配相对较低的带宽(例如，带宽低于在多个预定义场景中为用户分配的平均带宽)。
高流量容量场景(212)被定义为所需流量容量高于多个预定义场景的平均所需流量容量的场景。可选地，高流量容量场景可以进一步定义为其用户数量相对较高；例如，具有的用户数量高于多个预定义场景中的平均用户数量。
例如，可以响应于待服务的多个用户而选择高流量负载场景。
当已经选择了高流量容量场景时，根据步骤222执行收发器电路的配置。
分配天线阵列的多个区段，并确定所分配的区段的细分，可以包括：为每个用户分配相对较低数量的区段(例如，区段的数量低于在多个预定义场景中为用户分配的区段的平均数量)，并确定将分配的区段细分至单个组。例如，可以将单个区段分配给用户。
确定用于MIMO应用的多个信息数据层，可以包括：为每个用户确定相对较高数量的信息数据层(例如，信息数据层的数量高于在多个预定义场景中为用户确定的信息数据层的平均数量)。例如，可以使用最大数量的信息数据层。
分配带宽，可以包括：在这种场景下分配任何合适的带宽，例如，分配相对较低的带宽(例如，带宽低于在多个预定义场景中为用户分配的平均带宽)，或者分配相对较高的带宽(例如，带宽高于在多个预定义场景中为用户分配的平均带宽)，以及分配任意在其之间的带宽。
典型地，在步骤222中，通过使用完整的天线阵列而不将其划分为多个区段(多用户MIMO；MU-MIMO)而首先添加更多的层，如可选的子步骤222a所示。当所有可能的层都被使用时，如果需要可以将天线阵列进行分区段，如可选的子步骤222b所示，从而增加总带宽。
高路径峰值速率场景(213)被定义为其所需峰值速率高于多个预定义场景的平均所需峰值速率的场景。可选地，高峰值速率场景可以进一步定义为其用户数量相对较低；例如，具有的用户数量低于多个预定义场景中的平均用户数量。
高峰值速率场景的一个示例是自回程。在这样的示例中，用户的数量通常可以是一个。
当已经选择了高峰值速率场景时，根据步骤223执行收发器电路的配置。
分配天线阵列的多个区段，并确定所分配的区段的细分，可以包括：为每个用户分配相对较高数量的区段(例如，区段的数量高于在多个预定义场景中为用户分配的区段的平均数量)，并确定将分配的区段细分至多个组。例如，当只有一个用户时，可以将整个天线阵列分配给该用户。
确定用于MIMO应用的多个信息数据层，可以包括：为每个用户确定相对较低数量的信息数据层(例如，信息数据层的数量低于在多个预定义场景中为用户确定的信息数据层的平均数量)。例如，可以使用单个信息数据层。
分配带宽，可以包括：分配相对较高的带宽(例如，带宽高于在多个预定义场景中为用户分配的平均带宽)。
当然，图2中的场景仅为示例，并且除图2的一个或多个示例场景之外或者代替图2的一个或多个示例场景，还可以使用其他场景。
例如，多个场景可以包括一个或多个默认场景；其适用于当高路径损耗场景、高流量容量场景和高峰值速率场景均不适用时。
当通过无线通信设备执行该方法时，示例性预定义场景可以包括以下中的一个或多个：高路径损耗场景(第四场景；考虑与211相似)，载波聚合场景(第五场景；考虑与212相似)，以及高峰值速率方案(第六场景；考虑与213类似；例如，用于短距离文件传输)。
图3示意性地示出了根据一些实施例的示例性天线阵列300。天线阵列包括两个或更多个(在这种情况下为16个)可控区段(321a-d、322a-d、323a-d、324a-d)和可连接至收发器电路(未示出)的天线端口。每个区段包括多个天线元件310。在此示例中，整个天线阵列具有16×16个天线元件；每个元件都具有双极化天线(即总共512个天线端口)。
通过控制连接到每个区段的无线电收发器的中心频率，以及使用的信息层，可以(动态地)重新配置相同的硬件，以在以下项中的一项或多项之间进行权衡：带宽、并发用户数量、信号范围、和EIRP/EIS。
要注意的是，天线阵列的区段不包括如现有技术中所存在的将天线阵列面板划分成严格分开的较小的天线阵列。相反，天线阵列的各区段是(动态)可控的，可以将所有区段一起工作以作为单个天线阵列，或以较小的组一起工作以作为多个天线阵列，又或分别工作以作为多个天线阵列。
还应当注意，根据各种实施例，区段的数量、每个区段的尺寸、以及每个区段的形状均可以自由地改变，并且不限于图3的示例。例如，每个天线端口原则上都可以视为天线阵列的一个区段。
图3还示意性地示出了根据一些实施例的示例场景的选择。网络节点330包括天线阵列以及在发射/接收中待服务的多个用户。在其他实施例中，天线阵列可以被包括在无线通信设备(例如，用户设备，UE)中。无论如何，待服务的用户可以是一个或多个无线通信设备331和/或网络节点332。
如上所述，待服务的用户331、332的数量可以作为确定场景(例如，在多个预定义场景中进行选择)时的一个条件。
在网络节点330和用户之间的路径335具有相关的路径损耗，其可以附加地或替代地作为确定场景时的条件(例如，在多个预定义场景中进行选择)。路径损耗通常可以，至少部分地，取决于路径335的距离(但是，还可能附加地或替代地取决于其他参数)。因此，在某些情况下，高路径损耗场景可能会因此被视为远程场景。高路径损耗的其他可能原因包括建筑物穿透损耗、植被损耗和室外至室内的穿透损耗。
还如上所述，待服务的一个或多个用户331、332其所需峰值速率可以是作为确定场景(例如，在多个预定义场景中进行选择)时的一个条件。在回程情况下，可能需要高峰值速率，并且在网络节点330和网络节点332之间通常存在一条视线(LOS)路径，其中网络节点332是唯一待服务的用户。
图3的下部示意性地示出了各种带宽(横轴)和用于MIMO应用的信息数据层(纵轴)。341、342、343和344表示四个中等带宽，而351、352、353和354表示四个相对较低的带宽。361、362、363和364表示四个不同的信息数据层。
现在将参考图3描述与不同场景相关的一些示例情形。示例情形集中于下行链路，但是类似的考虑可能同样适用于上行链路。
根据一些实施例，第一、第四、第五和第六示例性情形可以分别示出在默认场景、高流量容量场景、高路径损耗场景和高峰值速率场景下的典型情形。
在第一示例性情形中，单个用户331待服务，并且预估路径损耗具有中等值(既不是特别高也不是特别低)。在此情形下，该配置可以包括将整个天线阵列300用作单个阵列(即将所有区段分配给用户，并确定将这些区段细分为单个组)。可以使用两个信息数据层(例如361与362结合、363与364结合)通过2×2-MIMO为该用户提供服务。可以使用例如400MHz的中等射频带宽(例如341)，以获得800MHz的数据带宽(该数据带宽通常等于射频带宽乘以信息数据层的数量)。该示例性情况可以相应于默认场景。
第二示例性情形中，两个用户331待服务，并且预估路径损耗具有中等值。在此情形下，该配置可以包括将整个天线阵列300用作单个阵列(即将所有区段分配给用户，并确定将这些区段细分为单个组)。可以使用四个信息数据层(例如361、362、363、364)通过2×2-MIMO为每个用户提供服务。可以使用例如400MHz的中等射频带宽(例如341)(与第一个示例性情形中的射频带宽相同)，以获得1600MHz的数据带宽(第一个示例性情形中的数据带宽的200％)。(每层或每个用户的)功率谱密度(PSD)可能比第一个示例性情形低3dB，且EIRP可能与第一个示例性情形相同。该示例性情况可以相应于默认场景。
在第三示例性情形中，八个用户331待服务，并且预估路径损耗具有低值。在此情形下，该配置可以包括将天线阵列300划分成四个部分(例如，一个部分由区段321a-d组成，一个部分由区段322a-d组成，以此类推)，将每个部分分配给两个用户(一对用户)，并确定将每个部分的区段又细分为单个组。可以使用四个信息数据层(例如361、362、363、364)通过2×2-MIMO为每个用户提供服务。可以为每对用户使用例如100MHz的低带宽(例如351、352、352、354)，以获得1600MHz的数据带宽(第一个示例性情形中的数据带宽的200％)，以及400MHz的射频带宽(与第一个示例性情形中的射频带宽相同)。(每层或每个用户的)功率谱密度(PSD)可能比第一个示例性情形低9dB，且EIRP可能比第一个示例性情形低6dB。此示例性情况可能相应于高流量容量场景(简称HTC)。
在第四示例情形中，八个用户331待服务，并且预估路径损耗具有低值。在此情形下，该配置可以包括将天线阵列300划分成四个部分(例如，一个部分由区段321a-d组成，一个部分由区段322a-d组成，以此类推)，将每个部分分配给两个用户(一对用户)，并确定将每个部分的区段又细分为单个组。可以使用四个信息数据层(例如361、362、363、364)通过2×2-MIMO为每个用户提供服务。可以为每对用户使用例如400MHz的中等带宽(例如341、342、342、344)，以获得6400MHz的数据带宽(第一个示例性情形中的数据带宽的800％)，以及1600MHz的射频带宽(第一个示例性情形中的射频带宽的400％)。(每层或每个用户的)功率谱密度(PSD)可能比第一个示例性情形低15dB，且EIRP可能比第一个示例情形低6dB。此示例性情况也可能相应于高流量容量场景(简称HTC)。
在第五示例性情形中，单个用户331待服务，并且预估路径损耗具有高值。例如，该用户可能位于小区的边缘，并且将优选地以高EIRP被调度。在此情形下，该配置可以包括将整个天线阵列300作为单个阵列(即将所有区段都分配至用户，并确定将这些区段细分为单个组)。可以使用两个信息数据层(例如361与362结合，363与364结合)通过2×2-MIMO为该用户提供服务。可以使用例如50MHz的低射频带宽(例如351的一半)(第一示例性情形中的射频带宽的12.5％)，以获得100MHz的数据带宽(第一示例性情形中的数据带宽的12.5％)。(每层或每个用户的)功率谱密度(PSD)可能比第一个示例性情形高9dB，且EIRP可能与第一示例性情形相同。此示例性情况可能相应于高路径损耗场景(简称HPL)。
在第六示例性情形中，将在具有视线(LOS)通信路径的自回程应用中为单个用户332进行服务。在此情形下，最多只能使用两个信息数据层。将天线阵列配置为支持高带宽和低EIRP/EIS，以增加单个链路上的吞吐量，将可能有所裨益。在此情形下，该配置可以包括将整个天线阵列分配给用户，并将天线阵列细分为以不同的频率运行的四组(例如，一组由321a-d区段组成，一组由322a-d区段组成，以此类推)。可以使用两个信息数据层(例如361与362结合，363与364结合)通过2×2-MIMO为该用户提供服务。可以将例如400MHz的中等带宽(例如341、342、343、344)用于区段的每一组，以获得较高的总带宽，例如3200MHz的数据带宽(第一示例性情形中的数据带宽的400％)和1600MHz的射频带宽(第一示例性情形中的射频带宽的400％)。(每层或每个用户的)功率谱密度(PSD)可能比第一示例性情形低12dB，EIRP可能比第一个示例性情形低6dB。此示例性情形可能相应于高峰值速率场景(简称HPR)。
下表总结了第一到第六个示例，其中#sec表示为用户分配的区段的数量，#gr表示用户的区段的组的数量，tot#gr表示区段的组的总数，#layers表示层数，RFBW表示射频带宽，PSD为逐层或逐个用户给出，DBW表示数据带宽，#u表示用户数量，DBW/u表示每个用户(或每个链路)的数据带宽，“ref”表示任何参考值：
Figure BDA0002685967300000141
Figure BDA0002685967300000151
图4示意性地示出了用于控制天线阵列440(与图3的300相比)的操作的示例性布置410，该天线阵列包括两个或更多个可控区段和可连接至收发器电路(TX/RX)430的天线端口。
布置410可用于或者被包括于一通信设备(例如，网络节点或无线通信设备)。在一些实施例中，该布置可以被配置为执行或导致执行图1或图2中所述的至少一些方法步骤。
布置410包括控制电路(CNTR)400。控制电路被配置为导致天线阵列的发射或接收的场景的确定(与图1的步骤110和图2的步骤210相比)，以及响应于所确定的场景配置收发器电路(与图1的步骤120和图2的步骤220相比)。
为此，控制电路可包括确定电路(DET)401和/或配置电路(CONF)402，或与其相关联。确定电路被配置为确定由天线阵列进行发射或接收的场景(与图1的步骤110和图2的步骤210相比)。配置电路被配置为响应于所确定的场景来配置收发器电路(与图1的步骤120和图2的步骤220相比)。
如本文前面所解释和示例的，场景的定义是根据打算作为发射的接收方或接收的发射方的多个用户的要求，以及根据路径损耗要求、峰值速率要求、和流量容量要求中的一项或多项。
如本文前面所解释和示例的，该配置包括(为发射或接收)执行以下项一项或多项：分配天线阵列的两个或更多个区段中的多个区段并确定所分配区段的细分；确定MIMO应用的多个信息数据层；以及，分配带宽。
控制电路还可以被配置为根据该配置通过向用户发射或从用户接收以导致发射或接收的执行。为此，控制电路可以连接到收发器电路430，或与收发器电路430相关联，收发器电路430可以被配置为根据该配置通过向用户的发射或从用户的接收来执行发射或接收。
在各种实施例中，收发器电路430和/或天线阵列440也可以被包括在该布置中。
图5-7示意性地示出了示例性布置，其包括被配置为将每个用户的输入信息流分配为多个流的多路复用器(520、620、720)。
在一些实施例中，图5-7的任何示例性布置可以与图4的布置相结合。因此，图4的布置可以包括由控制电路控制的多路复用器(520、620、720)，且其被配置为将每个用户的输入信息流分配到多个流，所述多个流相应于所分配的区段数量、所分配的区段的细分以及所确定的信息数据层的数量。
图5-7仅显示了发射器路径。应当理解，类似的原理可以适用于接收器路径。
此外，在图5-6中根据模拟波束成形的形式示出了波束成形(在功率放大器前配有相移电路)；不过应该理解，类似的原理也可以适用于混合波束成形和数字波束成形。
在图5所示的布置中，多个(此处为四个)处理链501、502、503、504中的每一个都连接到多路复用器(MUX)520的相应输入上。每个处理链包括：调制器(MOD)、快速傅里叶逆变换装置(IFFT)、数字前端(DFE)、数模转换器(DAC)和低通滤波器(LPF)或带通滤波器(BPF)。
多路复用器520的每个输出连接至多个天线控制硬件模块511、512、513、514中的相应一个；天线控制硬件模块511、512、513、514中的每一个都与天线阵列的相应区段关联。每个天线控制硬件模块都包括：混频器(MIX)，其用于将信号上变频为射频(RF)；以及，(用于该区段的每个天线元件的)移相电路(PH)，其用于实施移相，以实现波束成形；以及，功率放大器(PA)。
通过在滤波器(LPF或BPF)与上变频到射频(RF)之间添加多路复用器，可以实现并发信息层数量(由处理链表示)和EIRP/EIS(最大小区大小)之间的缩放。
例如，通过将处理链504的信号路由到所有天线控制硬件模块块511、512、513、514，可以实现EIRP/EIS的最大化。例如，这样的方法可能适合于一些高路径损耗的场景(与上面的第五示例性情形相比)，并且可能适用于用户数量少的默认场景(与上面的第一和第二示例性情形相比)。
作为另一示例，通过将每个处理链501、502、503、504的信号路由到天线控制硬件模块511、512、513、514中的相应一个，可以使并发信息层的数量最大化。例如，这样的方法可能适合于高流量负载情形(与上面的第三和第四示例性情形比较)和高数据速率情形(与上面的第六示例性情形比较)。
在图6所示的配置中，多个(此处为四个)处理链601、602、603、604中的每一个都被分为两个部分；第一部分提供多路复用器(MUX)620的相应输入，第二部分连接到多路复用器620的相应输出。每个处理链在其第一部分都包括调制器(MOD)和快速傅里叶逆变换装置(IFFT)，在其第二部分都包括数字前端(DFE)、数模转换器(DAC)和低通滤波器(LPF)或带通滤波器(BPF)。
每个处理链601、602、603、604的输出连接到多个天线控制硬件模块611、612、613、614中的相应一个；这些天线控制硬件模块中的每一个都与天线阵列的相应区段关联。每个天线控制硬件模块都包括：混频器(MIX)，其用于将信号上变频为射频(RF)；以及，(用于该区段的每个天线元件的)移相电路(PH)，其用于实施移相，以实现波束成形；以及，功率放大器(PA)。
结合图5所描述的，多路复用器620可以类似地用于实现并发信息层数量(由处理链的第一部分表示)和EIRP/EIS(最大小区大小)之间的缩放。
图7所示的布置可以适用于数字波束成形。在这种布置中，多个(此处为四个)数字处理链701、702、703、704中的每一个都提供多路复用器(MUX)720的相应输入(每个数字处理链都包括调制器MOD和数字波束形成BF，以用于实施相移)。多路复用器720的各个输出被提供给多个天线控制处理链711、712、713、714中的相应一个；每个天线控制处理链都与天线阵列的一个相应区段关联。
每个天线控制处理链711、712、713、714都包括快速傅里叶逆变换装置(IFFT)、数字前端(DFE)、数模转换器(DAC)、低通滤波器(LPF)——或带通滤波器(BPF)——用于上变频至RF的混频器(MIX)以及功率放大器(PA)。
结合图5所描述的，多路复用器620可以类似地用于实现并发信息层数量(由数字处理链中的调制器的数量表示)和EIRP/EIS(最大小区大小)之间的缩放。
应当注意，图5、6和6所示的多路复用器(MUX)的各个位置排布仅是示例性的。原则上，MUX可以排布在信号路径中的任何位置。
因此，根据一些实施例，通过在EIRP/EIS和并发用户数量之间进行可能的折衷，以实现天线阵列的(动态)重新配置，优选地，同时将每个发射机/接收机的信号路径限制到能够实现有效的数字线性化的带宽。为此，提供了具有多个子区段的大型天线阵列，其中子区段的大小和数量是(动态)可配置的。通常，天线阵列的每个区段将比整个天线阵列具有更宽松的带宽要求，从而提供了适合线性化的数字预失真的方法。
应当注意，实施例的使用不限于线性无线电。例如，即使没有线性化，此处公开的方法也可以用于扩展所服务的带宽。
对用于毫米波无线电收发器的容量和小区大小的要求可能在很大程度上取决于部署场景(例如，城市、郊区、农村、室内、体育场、室外到室内等)。因此，具有一种适用于不同部署场景的硬件结构(例如，在覆盖范围、每个用户的峰值速率、容量等之间的权衡)将是有益处的。本文公开的实施例提供了这样的硬件结构。
此外，无线电信道通常可以根据适用的使用情况以及与用户的距离(或路径损耗)而变化。本文公开的实施例提供动态配置以适应不同场景。
如上面的示例所示，以下三个示例说明了重新配置阵列的可能原因：
-高路径损耗场景：为了改善用户接收机(例如，小区边缘的用户)处的信噪比(SNR)，该配置可以包括减少区段组的数量以增加阵列天线增益、减少层的数量、和/或减小带宽(载波的数量)。网络节点可以确定这种类型场景何时适用，例如，基于来自用户的信道测量报告、从用户处接收的信号强度的测量结果中的一项或多项来确定。
-高峰值速率场景：为了增加到单个用户的吞吐量(例如，回程)，该配置可以包括增加区段组的数量和增加带宽(载波的数量)。回程可能映射到高峰值速率场景。通常，通道为LOS，这意味着通道等级为2，最大数据信息层数为2。因此，不能通过增加更多的层来增加峰值速率。由于网络节点完全知道何时会应用回程，因此网络节点可以轻松判定何时适用这种类型的场景。
-高流量容量场景：为了增加小区容量(例如，高流量负载，众多用户)，该配置可以包括增加区段的数量，以及增加数据信息层的数量。通常，对于高流量容量场景，首先要添加更多的层；使用完整的天线阵列而不将其划分为多个区段(多用户MIMO；MU-MIMO)。当所有可能的层都被使用时，可以对天线阵列进行分区段；从而增加整体的带宽。由于网络节点完全了解小区的流量负载，因此可以轻松判定何时适用这种类型的场景。
在一些实施例中，可以动态地(例如，通过调度器)完成配置，以使配置和可用的无线电资源适应流量需求。替代地或附加地，可以在安装时进行初始配置，并且可以根据运营商的需要(例如，当运营商的频谱资源改变时)进行远程重新配置软件方面的设置。
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。实施例可以通过通用电路执行。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)和其他可编程硬件。替代地或附加地，实施例可以由诸如专用集成电路(ASIC)之类的专用电路来执行。例如，通用电路和/或专用电路可以与诸如无线通信设备或网络节点之类的设备相关联，或包括在该设备之中。
实施例可以出现在包括根据本文所述的任何实施例的布置、电路、和/或逻辑元件的电子设备(诸如无线通信设备或网络节点)中。替代地或附加地，电子设备(诸如无线通信设备或网络节点)可以被配置为执行根据本文所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，例如通用串行总线(USB)存储器、插卡、嵌入式驱动器或只读存储器(ROM)。图8示出了以光盘(CD)ROM 800的形式的示例性计算机可读介质。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)820中，例如，该数据处理器可包括在无线通信设备或网络节点810中。当加载到数据处理单元中时，计算机程序可以被存储在存储器(MEM)830中，该存储器(MEM)830与数据处理单元相关联或包括在数据处理单元中。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其运行时，其可以导致例如图1-2中所示或本文中描述的任何方法的方法步骤的执行。
通常，除非在使用术语的上下文中清楚地给出了不同的含义，和/或隐含了不同的含义，否则本文中使用的所有术语将根据其在相关技术领域中的普通含义来解释。
本文已经参考了各种实施例。然而，本领域技术人员应该认识到所描述的实施例的许多变型也将落入权利要求的范围内。
例如，本文描述的方法实施例公开了以特定顺序执行步骤的示例方法。然而，应该认识到，这些事件的序列可能以另一顺序发生，而不会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。因此，除非已经明确表示将一个步骤描述为在另一个步骤之后或之前，和/或暗示一个步骤必须在另一个步骤之后或之前，否则本文所公开的任何方法的步骤不必以所公开的确切顺序执行。
同样地，应该注意的是，在实施例的描述中，将功能模块划分为特定单元绝不是旨在加以限制。相反，这些分区仅是示例性的。本文中被描述为一个单元的功能块可以分为两个或更多个单元。此外，本文中被描述为用两个或更多个单元实现的功能块，可以合并为更少单元(例如单个)。
在适当的情况下，本文公开的任何实施例的任何特征可以应用于任何其他实施例。同样，任何实施例的任何优点可以适用于任何其他实施例，反之亦然。
因此，应当理解，所描述的实施例的细节仅是出于说明目的而提出的示例，并且落入权利要求范围内的所有变型旨在被包括在其中。

Claims (17)

1.一种用于控制天线阵列的操作的方法，所述天线阵列包括两个或更多个可控的区段(321a-d、322a-d、323a-d、324a-d)和连接到收发器电路的天线端口，其特征在于，所述方法包括：
对通过所述天线阵列发射或接收的场景(211、212、213)进行确定(110、210)，其中所述场景的定义是根据对分别打算作为发射的接收方或接收的发射方的多个用户(331、332)的要求，以及根据以下项中的一项或多项：
-路径损耗(335)要求，
-峰值速率要求，和
-流量容量要求；以及
响应于所确定的场景对收发器电路进行配置(120、221、222、223)，其中所述配置包括为发射或接收执行以下项中的一项或多项：
-分配天线阵列的两个或更多个区段中的多个区段并确定所分配的区段的细分，
-确定多输入多输出(MIMO)应用的多个信息数据层(361、362、363、364)，以及
-分配带宽(341-344、351-354)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括根据所述配置，通过向用户发射(130、230)或从用户接收以执行发射或接收。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，确定场景包括选择多个预定义的场景中的一个。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多个预定义的场景包括以下项中的一项或多项：
-高路径损耗场景；
-高流量容量场景；和
-高峰值速率场景。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述高路径损耗场景进一步定义为用户数量相对较低。
6.根据权利要求4至5中任一项所述的方法，其特征在于，响应于所述高路径损耗场景对所述收发器电路进行配置，包括为每个用户：
-分配相对较高数量的区段并确定所分配的区段被细分为单个组，
-确定相对较低数量的信息数据层，以及
-分配相对较低的带宽。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述高流量容量场景进一步定义为用户数量相对较高。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，响应于所述高流量容量场景对所述收发器电路进行配置，包括为每个用户：
-分配相对较低数量的区段并确定所分配的区段被细分为单个组，以及
-确定相对较高数量的信息数据层。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述高峰值速率场景进一步定义为用户数量相对较低。
10.根据权利要求4至9中任一项所述的方法，其特征在于，响应于所述高峰值速率场景对所述收发器电路进行配置，包括为每个用户：
-分配相对较高数量的区段并确定所分配的区段被细分为多个组，
-确定相对较低数量的信息数据层，以及
-分配相对较高的带宽。
11.一种计算机程序产品，包括非暂时性计算机可读介质(800)，其上具有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，并被配置为当由所述数据处理单元运行所述计算机程序时，导致根据权利要求1至10中任一项所述的方法的执行。
12.一种用于控制天线阵列的操作的布置，所述天线阵列包括两个或更多个可控的区段以及能够连接至收发器电路的天线端口，其特征在于，所述布置包括控制电路(400)，所述控制电路(400)被配置为导致：
确定由所述天线阵列发射或接收的场景，其中所述场景的定义是根据对分别打算作为发射的接收方或接收的发射方的多个用户的要求，以及根据以下项中的一项或多项：
-路径损耗要求，
-峰值速率要求，和
-流量容量要求；以及
响应于所确定的场景对收发器电路进行配置，其中，所述配置包括为发射或接收执行以下项中的一项或多项：
-分配天线阵列的两个或更多个区段中的多个区段并确定所分配的区段的细分，
-确定多输入多输出(MIMO)应用的多个信息数据层，以及
-分配带宽。
13.根据权利要求12所述的布置，其特征在于，所述控制电路还被配置为根据所述配置，通过向所述用户发射或从所述用户接收来导致执行发射或接收。
14.根据权利要求12至13中任一项所述的布置，其特征在于，还包括：多路复用器(520、620、720)，其由所述控制电路控制并且被配置为将每个用户的输入信息流分配为多个流，所述多个流相应于所分配的区段数量、所分配的区段的细分以及所确定的信息数据层的数量。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的布置，其特征在于，还包括收发器电路和/或天线阵列(300、440)。
16.一种无线通信设备，其特征在于，包括权利要求12至15中任一项所述的布置。
17.一种网络节点(330)，其特征在于，包括权利要求12至15中任一项所述的布置。
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