CN112118035B - 一种实现波束赋形的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种实现波束赋形的方法及装置，本申请通过子带选择基于信道容量的天线选择遍历，将最大信道容量对应的天线进行波束赋形，保证了天线获取最大增益，提高了下行流量和用户体验。

Description

一种实现波束赋形的方法及装置

技术领域

本申请涉及但不限于下一代移动通信技术，尤指一种实现波束赋形的方法及装置。

背景技术

在第五代移动通信网络(5G，5th Generation mobile networks)新空口(NR，NewRadio)通信技术中，下行业务信道的波束赋形作为最关键的流量技术，影响着用户的下载和数据业务体验。如果终端侧支持多天线轮发/并发信道探测参考信号(SRS，SoundingReference Signal)，那么，基站侧会根据上行SRS测量值进行空分流挑选和配对。

相关技术中，波束赋形技术采用的方法是简单地直接按照端口顺序进行波束赋形，比如按照端口0/1(port0/1)波束赋形。但是，由于各端口获得的SRS测量值不同，因此，这种简单地直接按照端口顺序进行波束赋形的方式是不能保证天线获取最大增益的。

发明内容

本申请提供一种实现波束赋形的方法及装置，能够保证天线获取最大增益。

本申请提供了一种实现波束赋形的方法，包括：

根据子带资源块RB数量和终端反馈的秩指示RI，获取最大信道容量；

根据最大信道容量对应的天线的信道权值进行下行波束赋形。

在一种示例性实例中，所述RI为2或3时，所述获取最大信道容量，包括：

针对每个子带，按照所述子带RB数量计算当前子带的信道容量，将信道容量最大值对应的所述天线作为赋形天线。

在一种示例性实例中，所述按照所述子带RB数量计算当前子带的信道容量，包括：

对两两天线间，所述子带内各RB遍历信道估计值，以计算当前子带的信道容量。

在一种示例性实例中，所述方法还包括：

依次进行下行所有子带的遍历，重复执行所述获取最大信道容量和所述根据最大信道容量对应的天线的信道权值进行下行波束赋形的步骤，以实现下行最大流量化。

在一种示例性实例中，所述根据最大信道容量对应的天线的信道权值进行下行波束赋形之前，还包括：

根据来自终端的上行信道探测参考信号SRS信号进行信道测量以获取所述信道权值。

在一种示例性实例中，所述RI为1时，所述方法还包括：

根据所述子带RB数量，计算每个端口SRS信号的信号与干扰加噪声比SINR；

选择计算得到的SINR最大的端口进行下行波束赋形。

在一种示例性实例中，所述RI为4时，所述方法还包括：

按照4端口进行下行波束赋形。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行上述任一项所述的实现波束赋形的方法。

本申请再提供了一种实现波束赋形的装置，包括处理器、存储器；其中，存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序：用于执行上述任一项所述的实现波束赋形的方法的步骤。

本申请又提供了一种实现波束赋形的装置，包括：处理模块、天线选择模块、波束赋形模块，其中，

处理模块，用于根据子带资源块RB数量和终端反馈的RI，获取最大信道容量；

天线选择模块，用于确定最大信道容量对应的天线为赋形天线；

波束赋形模块，用于根据最大信道容量对应的天线的信道权值进行下行波束赋形。

本申请包括：根据子带资源块数量和终端反馈的秩指示，获取最大信道容量；根据最大信道容量对应的天线的信道权值进行下行波束赋形。本申请通过子带选择基于信道容量的天线选择遍历，将最大信道容量对应的天线进行波束赋形，保证了天线获取最大增益，提高了下行流量和用户体验。

在一种示例性实例中，当RI为1时，根据子带RB数量，根据每个端口SRS信号的信号与干扰加噪声比，将SINR最大的端口进行下行波束赋形，保证了天线获取最大增益，提高了下行流量和用户体验。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请实现波束赋形的方法的流程示意图；

图2为本申请实现波束赋形的装置的组成结构示意图。

具体实施方式

在本申请一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图1为本申请实现波束赋形的方法的流程示意图，如图1所示，包括：

步骤100：根据子带资源块(RB，Resource Block)数量和终端反馈的秩指示(RI)，获取最大信道容量。

在一种示例性实例中，本步骤之前还包括：

选取子带RB，子带RB数量定义为N，其中，N＝4、8、16或32等。

在一种示例性实例中，本步骤可以包括：

当RI为2或3时，针对每个子带，按照子带RB数量计算当前子带的信道容量，将信道容量最大值对应的天线作为赋形天线。

在一种示例性实例中，按照子带RB数量计算当前子带的信道容量，包括：

对两两天线间，子带内各RB遍历信道估计值，以计算当前子带的信道容量。

在一种示例性实例中，当RI为2时，天线组合有6种；可以按照公式(1)来实现对两两天线间，子带内各RB遍历信道估计值，以计算当前子带的信道容量：

公式(1)表示对单位阵I、信道估计值H、信道估计值H的对角阵R_xx和噪声系数a求行列式，其中，det为求行列式运算符，SINR为信干噪比。

在一种示例性实例中，当RI为3时，天线组合有4种；可以按照公式(2)来实现对两两天线间，子带内各RB遍历信道估计值，以计算当前子带的信道容量：

步骤101：根据最大信道容量对应的天线的信道权值进行下行波束赋形。

在一种示例性实例中，本步骤之前还包括：

根据来自终端的上行SRS信号进行信道测量以获取信道权值。

在一种示例性实例中，本申请方法还包括：

当RI为4时，满秩空分，直接按照4端口进行下行波束赋形。

在一种示例性实例中，本申请方法还包括：

当RI为1时，根据子带RB数量，计算每个端口SRS信号的信号与干扰加噪声比(SINR，Signal to Interference plus Noise Ratio)；选择SINR最大的端口进行下行波束赋形。

其中，SINR是接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号(噪声和干扰)的强度的比值。

每个UE的上行SRS都放置在一个子帧的最后一个块中。SRS的频域间隔为两个等效子载波。所以一个UE的SRS的干扰只来自于其他UE的SRS。因此，在一种示例性实例中，计算每个端口SRS信号的SINR可以包括：SINR＝SRS接收功率/(干扰功率+噪声功率)，其中，SRS接收功率为SRS发射功率与链路损耗的乘积的积值，干扰功率为邻小区内所有UE的SRS接收功率之和。

在一种示例性实例中，本申请方法还包括：

依次进行下行所有子带的遍历，重复执行图1所示的方法，以实现下行最大流量化。

在一种示例性实例中，下行波束赋形的原理为：使用根据来自终端的上行SRS信号进行信道测量而获得的信道权值，在下行频域数据资源映射时，乘上终端的估计权值，以使得下行数据可以更精准的指向对应的终端，从而获取更高流量。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行上述任一项所述的实现波束赋形的方法。

本发明实施例还提供一种实现波束赋形的装置，包括处理器、存储器；其中，存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序：用于执行上述任一项所述的实现波束赋形的方法的步骤。

本申请实现波束赋形的装置可以为独立实体，也可以设置在基站中。

图2为本申请实现波束赋形的装置的组成结构示意图，如图2所示，至少包括：处理模块、天线选择模块、波束赋形模块，其中，

处理模块，用于根据子带资源块RB数量和终端反馈的RI，获取最大信道容量；

天线选择模块，用于确定最大信道容量对应的天线为赋形天线；

波束赋形模块，用于根据最大信道容量对应的天线的信道权值进行下行波束赋形。

在一种示例性实例中，本申请装置还包括：子带抽取模块，用于选取子带RB，子带RB数量定义为N，其中，N＝4、8、16或32等。

在一种示例性实例中，本申请装置还包括：权值获取模块，用于根据来自终端的上行SRS信号进行信道测量以获取所述信道权值。

在一种示例性实例中，处理模块具体用于：

当RI为2或3时，针对每个子带，按照子带RB数量计算当前子带的信道容量。

在一种示例性实例中，按照子带RB数量计算当前子带的信道容量，包括：

对两两天线间，子带内各RB遍历信道估计值，以计算当前子带的信道容量。

在一种示例性实例中，当RI为2时，天线组合有6种；可以按照公式(1)计算当前子带的信道容量：

公式(1)表示对单位阵I、信道估计值H、信道估计值H的对角阵R_xx和噪声系数a求行列式，其中，det为求行列式运算符，SINR为信干噪比。

在一种示例性实例中，当RI为3时，天线组合有4种；可以按照公式(2)计算当前子带的信道容量：

在一种示例性实例中，处理模块还用于：当RI为1时，根据子带RB数量，计算每个端口SRS信号的SINR；相应地，

天线选择模块还用于：选择SINR最大的端口作为下行波束赋形的端口；

波束赋形模块还用于：对SINR最大的端口进行下行波束赋形。

在一种示例性实例中，

处理模块还用于：当RI为4时，满秩空分；相应地，

天线选择模块还用于：选择4端口作为下行波束赋形的端口；

波束赋形模块还用于：对4端口进行下行波束赋形。

本申请实现波束赋形的装置可以为独立实体，也可以设置在基站中。

下面结合具体实施例对本申请进行详细描述。

第一实施例，根据系统带块选择子带RB数量，假设本实施例中以16RB一组子带为例。

当RI为4时，满秩空分，直接按照4端口进行下行波束赋形。

当RI为1时，按照每16RB一个子带，分别计算每个端口SRS信号的SINR，对计算得到的SINR值最大的端口进行下行子带16RB的下行波束赋形。

当RI为2时，按照每16RB一个子带，遍历挑选赋形天线，天线组合有6种。假设每流的SRS信道估计值为那么，4流的互信息如下所示：

其中，

H表示信道估计值，H₁代表天线1的信道估计值，H^H为H的共轭转秩。

当4选2时，共有如下6种组合，

第一实施例中，假设认为发送端信号相关性为0，那么，R_xx＝I_2×2，其中，I为单位阵、R_xx为信道估计值H的对角阵，接收端加性噪声看作高斯白噪声且功率相同。因此，信道容量计算公式如公式(1)所示：

根据公式(1)容易得出当前子带16RB的最大信道容量，这样，根据最大信道容量对应的天线的信道权值进行下行波束赋形。

当RI为3时，按照每16RB一个子带，遍历挑选赋形天线，天线组合有4种。同样，假设每流的SRS信道估计值为那么，4流的互信息如下所示：

当4选2时，共有如下4种组合：

第一实施例中，假设认为发送端信号相关性为0，那么，R_xx＝I_2×2，接收端加性噪声看作高斯白噪声且功率相同。因此，信道容量计算公式如公式(2)所示：

根据公式(2)容易得出当前子带16RB的最大信道容量，这样，根据最大信道容量对应的天线的信道权值进行下行波束赋形。

本实施例中，依次进行下行所有子带的遍历，重复上述实现方式，以实现下行最大流量化。

第二实施例，根据系统带块选择子带RB数量，假设本实施例中以4RB一组子带为例。

当RI为4时，满秩空分，直接按照4端口进行下行波束赋形。

当RI为1时，按照每4RB一个子带，分别计算每个端口SRS信号的SINR，对计算得到的SINR值最大的端口进行下行子带4RB的下行波束赋形。

当RI为2时，按照每4RB一个子带，遍历挑选赋形天线，天线组合有6种。假设每流的SRS信道估计值为那么，4流的互信息如下所示：

当4选2时，共有6种组合，

第二实施例中，假设认为发送端信号相关性为0，那么，R_xx＝I_2×2，接收端加性噪声看作高斯白噪声且功率相同。因此，信道容量计算公式如公式(1)所示：

根据公式(1)容易得出当前子带4RB的最大信道容量，这样，根据最大信道容量对应的天线的信道权值进行下行波束赋形。

当RI为3时，按照每16RB一个子带，遍历挑选赋形天线，天线组合有4种。同样，假设每流的SRS信道估计值为那么，4流的互信息如下所示：

当4选2时，共有如下4种组合：

第二实施例中，假设认为发送端信号相关性为0，那么，R_xx＝I_2×2，接收端加性噪声看作高斯白噪声且功率相同。因此，信道容量计算公式如公式(2)所示：

根据公式(2)容易得出当前子带4RB的最大信道容量，这样，根据最大信道容量对应的天线的信道权值进行下行波束赋形。

本实施例中，依次进行下行所有子带的遍历，重复上述实现方式，以实现下行最大流量化。

以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种实现波束赋形的方法，其特征在于，包括：

根据子带资源块RB数量和终端反馈的秩指示RI，获取最大信道容量；其中，在所述RI为2或3时，所述获取最大信道容量，包括：针对每个子带，按照所述子带RB数量计算当前子带的信道容量，将信道容量最大值对应的天线作为赋形天线；

根据最大信道容量对应的天线的信道权值进行下行波束赋形。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述按照所述子带RB数量计算当前子带的信道容量，包括：

对两两天线间，所述子带内各RB遍历信道估计值，以计算当前子带的信道容量。

3.根据权利要求1～2任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

依次进行下行所有子带的遍历，重复执行所述获取最大信道容量和所述根据最大信道容量对应的天线的信道权值进行下行波束赋形的步骤，以实现下行最大流量化。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据最大信道容量对应的天线的信道权值进行下行波束赋形之前，还包括：

根据来自终端的上行信道探测参考信号SRS信号进行信道测量以获取所述信道权值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述RI为1时，所述方法还包括：

根据所述子带RB数量，计算每个端口SRS信号的信号与干扰加噪声比SINR；

选择计算得到的SINR最大的端口进行下行波束赋形。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述RI为4时，所述方法还包括：

按照4端口进行下行波束赋形。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行权利要求1～权利要求6任一项所述的实现波束赋形的方法。

8.一种实现波束赋形的装置，其特征在于，包括处理器、存储器；其中，存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序：用于执行权利要求1～权利要求6任一项所述的实现波束赋形的方法的步骤。

9.一种实现波束赋形的装置，其特征在于，包括：处理模块、天线选择模块、波束赋形模块，其中，

处理模块，用于根据子带资源块RB数量和终端反馈的RI，获取最大信道容量；其中，在所述RI为2或3时，所述处理模块，具体用于针对每个子带，按照所述子带RB数量计算当前子带的信道容量；

天线选择模块，用于确定最大信道容量对应的天线为赋形天线；

波束赋形模块，用于根据最大信道容量对应的天线的信道权值进行下行波束赋形。