CN112425091A - 在无线通信系统中操作设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及用于操作无线通信设备(20)的方法。根据一个实施方式，该方法包括：在该无线通信设备(20)与另外的无线通信设备(30、40、50)之间的无线链路上使用第一极化(501)发送至少一个第一信号(301)，在该无线链路上使用第二极化(502)发送至少一个第二信号(302)，并且在该无线链路上使用第三极化(503)发送至少一个第三信号(303)。所述第一极化(501)、所述第二极化(502)和所述第三极化(503)彼此不同。基于该至少一个第一信号(301)、该至少一个第二信号(302)和该至少一个第三信号(303)，探测与所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)相关联的无线链路的信道。
Description
技术领域
本发明的各个示例涉及用于在无线通信系统中操作无线通信设备的方法，尤其涉及用于根据多输入多输出(MIMO)技术操作无线通信设备的方法。此外，本发明涉及使用该方法的无线通信设备和通信系统。
背景技术
移动语音和数据通信的增加的使用会需要较为有效地利用可用的射频资源。可以通过所谓的多输入多输出(MIMO)技术来实现数据传输性能和可靠性的提高，该技术可以在无线无线电通信系统中以用于在设备之间(例如基站和用户设备之间)传输信息。用户设备可以包括诸如移动电话、移动计算机、平板计算机或可穿戴设备之类的移动设备，以及诸如个人计算机或收银机之类的固定设备。在使用MIMO技术的系统中，设备可以使用多个发送天线和接收天线。例如，基站以及用户设备可以各自包括多个发送天线和接收天线。MIMO技术构成了编码技术的基础，该编码技术使用时间和空间维度来传输信息。MIMO系统中提供的增强的编码可以增加无线通信的频谱和能量效率。
可以通过空间复用来使用空间维度。空间复用是MIMO通信中的一种传输技术，用于从多个发送天线中的各个发送天线或发送天线的组合发送独立的并且单独编码的数据信号，即所谓的流。因此，空间维度被重复使用或复用超过一次。
所谓的全尺寸MIMO(FDMIMO)是指一种排列以能够在三个维度上驱动多个接收器的波束形式发送到天线的信号的技术。例如，基站可以包括二维网格形式的大量有源天线元件，并且FDMIMO技术的使用使得能够同时在相同的时间/频率资源块上支持许多空间上分开的用户。这可以减少来自对其他接收器的交叠传输的干扰，并增加信号功率。波束可以形成虚拟扇区，从基站方面来看，虚拟扇区可以是静态的或动态的。基站的大量天线使无线电能量在传输中在空间上聚集，以及定向敏感接收，其提高了频谱效率和辐射能效。为了根据当前活动的接收用户设备而在基站的每个单独天线处调整发送信号，基站逻辑可能需要有关用户设备与基站天线之间的无线电信道属性的信息。反之亦然，为了在用户设备的每个单独天线处调整发送信号，用户设备逻辑可能需要有关基站与用户设备天线之间的无线电信道属性的信息。为此目的，可以执行所谓的信道探测以确定用户设备与基站之间的无线电信道属性。信道探测可以包括发送预先定义的信号，例如导频信号，其可以允许基站和用户设备设置它们的配置天线参数以发送信号从而聚集无线电能量或以从特定方向接收无线电信号。
当工作频率增加并因此波长减小时，天线孔径变小，因此可以利用多个天线来增加接收功率。特别地，在例如30GHz以上的高发送频率和具有小孔径的多个天线的情况下，接收灵敏度可以显著地依赖于所发送的射频信号的极化。然而，特别地，在用户设备为可移动设备的情况下，用户设备的天线的极化可能相对于基站的天线装置而变化。
在不断发展的标准中，例如在3GPP RAN1版本15中，定义了基站广播经波束成形的同步信号(所谓的SS突发)。针对不同方向的不同SS突发在时域和频域两者上分布，从而每个波束随时间出现在每个子频带上。用户设备可以监听SS突发，并且可以使用接收到的信号来校准频率和定时。为了找到与最强SS突发关联的方向，用户设备可以扫描或调节其接收波束。然而，依赖于用户设备的天线的当前结构，SS突发信号的极化对于用户设备可能不是最佳的。为了改善用户设备的接收波束调节，基站可以以正交极化重复各个SS突发信号。然而，由于用户设备也可能接收在其他扇区(例如，相邻扇区)中或由于反射而发送的SS突发信号，因此用户设备可能难以找到最强的波束并优化接收波束的极化。
发明内容
鉴于上述内容，需要解决常规MIMO系统的上述缺点中的至少一些缺点的方法和设备。特别地，需要改进无线通信系统中的设备的操作，以减少由于极化失准引起的无线通信的干扰和功率损耗。
根据本发明，该目的通过独立权利要求的特征来实现。从属权利要求定义了本发明的实施方式。
根据本发明，提供了一种操作无线通信设备的方法。该无线通信设备可以在无线通信系统中操作，并且可以具有被配置成调节要经由天线装置发送的信号(例如，射频信号)的极化的天线装置。例如，无线通信设备可以包括无线通信系统的基站或接入点。根据该方法，使用第一极化在无线通信设备与另外的无线通信设备之间的无线链路上发送至少一个第一信号。该另外的无线通信设备可以包括用户设备，特别是移动终端设备。此外，在该无线链路上，使用第二极化发送至少一个第二信号，并且使用第三极化发送至少一个第三信号。基于至少一个第一信号、至少一个第二信号和至少一个第三信号，探测与至少一个第一信号、至少一个第二信号和至少一个第三信号相关联的无线链路的信道。第一极化，第二极化和第三极化彼此不同。
例如，第一极化、第二极化和第三极化中的每一者可以是对应的线性极化。因此，第一线性极化的电场矢量的方向、第二线性极化的电场矢量的方向和第三线性极化的电场矢量的方向可以彼此不同。
例如，使用第一极化、第二极化和第三极化发送信号可以对应于极化波束扫描。
无线链路可以包括多个传播信道。
通常，为了探测无线链路，可以将基准信号从无线通信设备(例如，基站)发送到另外的无线通信设备(例如，用户设备)。这样的基准信号通常可以具有良好定义的符号序列和/或发送功率，使得基于基准信号的接收特性，可以探测无线链路。如以上所定义的，基准信号包括具有不同极化的第一信号、第二信号和第三信号。所述另外的无线通信设备可以将关于所接收的基准信号的接收特性的信息例如接收信号功率反馈到所述无线通信设备。通过以小步长，特别是小于90°的步长，从一个信号到另一信号改变极化，另外的无线通信设备可以识别并报告单个极化占主导的波束。由于环境或另外的无线通信设备的天线的极化特性，单个极化可能占主导。因此，无线通信设备可以优选地使用这种主导波束的极化和方向来与另外的无线通信设备通信。
至少一个第一信号可以包括形成第一角波束扫描的多个第一信号，至少一个第二信号可以包括形成第二角波束扫描的多个第二信号，并且至少一个第三信号可以包括形成第三角波束扫描的多个第三信号。例如，可以在无线通信设备支持的小区中定义多个空间扇区。无线通信设备可以使用具有第一极化的多个第一信号来执行覆盖多个空间扇区的全部或至少一些空间扇区的第一波束扫描。例如，可以将多个第一信号中的相应一个第一信号分配给多个空间扇区中的每一个空间扇区。当执行第一波束扫描时，无线通信设备随后可以将多个第一信号发送到多个分配的空间扇区，例如使用MIMO技术或波束成形。另选地，为了执行第一波束扫描，无线通信设备可以将多个第一信号同时广播到多个分配的空间扇区。在无线通信设备已经执行了第一波束扫描之后，无线通信设备使用具有第二极化的第二信号以相同的方式执行第二波束扫描。因此，在已经执行了第二波束扫描之后，可以使用具有第三极化的第三信号来执行第三波束扫描。可以使用具有其他极化的其他信号来执行进一步的波束扫描，例如，四个或更多的波束扫描，例如五至十个波束扫描。
将理解，传输方向可以作为内环的一部分而改变，每个内环对应于空间波束扫描，并且沿着内环的每个迭代步长对应于传输方向的变化。不同地，极化可以作为外环的一部分而被改变。对于沿着外循环的各个迭代步骤，可以实施完整的内环。因此，空间束扫描可以相对于极化波束扫描嵌套。
可以独立于波束扫描信道探测而在无线通信设备与另外的无线通信设备之间执行有效载荷数据的通信，例如使用除用于各个示例的时间和频率无线电资源之外的其他时间和频率无线电资源。例如，在第二角波束扫描与第三角波束扫描之间，可以传输编码有效载荷数据的另外的信号。可以使用另外的极化来发送该另外的信号，该另外的极化是根据基于至少一个第一信号和至少一个第二信号而探测的信道的比较而选择的。
第一极化的方向与第二极化的方向之间的第一角度可以基本上等于第二极化的方向与第三极化的方向之间的第二角度。换句话说，极化角度可以均等地分布。例如，相对于公共基准，例如垂直或水平基准，第一极化可以是0°，第二极化可以是45°并且第三极化可以是90°。“基本上等于”可以包括例如第一角度在第二角度的80％至120％的范围内。在上面的示例中，第二极化与第三极化之间的角度是45°，因此第一极化与第二极化之间的角度可以在36°到54°的范围内。
在另一示例中，第一极化可以是0°，第二极化可以是30°，第三极化可以是60°，并且由无线通信设备发送并且用于对无线链路的信道进行信道探测的第四信号的第四极化可以是90°。在该示例中，极化之间的角度间隔基本上等于30°。
在各个示例中，至少一个第一信号、至少一个第二信号和至少一个第三信号中的各个信号包括相应的唯一标识符，例如，至少一个第一信号、至少一个第二信号和至少一个第三信号中的各个信号可以携带包括对应的唯一标识符的数据。当提供反馈信息时，另外的无线通信设备可以通过该唯一标识符来识别所接收的信号。因此，探测无线链路的信道可以包括从另外的无线通信设备接收接收信号功率以及与至少一个第一信号、至少一个第二信号和至少一个第三信号中的至少一个相关联的标识符。
在其他示例中，向至少一个第一信号、至少一个第二信号和至少一个第三信号中的各个信号分配了相应的上行资源。该上行资源可以涉及在无线通信系统中定义的时间和频率无线电资源。为了探测无线链路的信道，从另外的无线通信设备接收所分配的对应的上行资源中的指示。该指示指出该另外的无线通信设备接收了至少一个第一信号、至少一个第二信号和至少一个第三信号中的至少一个。
例如，探测无线链路的信道可以包括：无线通信设备从另外的无线通信设备接收所分配的对应上行资源中的与至少一个第一信号、至少一个第二信号和至少一个第三信号中的至少一个相关联的接收信号功率有关的信息。
第一信号可以包括第一同步信号，第二信号可以包括第二同步信号，第三信号可以包括第三同步信号。特别地，第一信号、第二信号和第三信号可以包括经成形的同步信号(所谓的SS突发)或导频信号，用于使在通信系统中工作的设备同步并且用于分析在无线通信系统中工作的无线通信设备之间的通信信道，例如通过信道探测。
在各个示例中，可以广播第一信号、第二信号和第一信号，例如可以使用广播信道来发送第一信号、第二信号和第一信号。
在进一步的示例中，第一极化，第二极化和第三极化中的至少两个(以及，如果定义的话，另外的极化)可以彼此正交。例如，第一极化可以与第三极化正交并且第二极化可以具有在第一极化与第三极化之间的值。因此，可以覆盖线性极化的整个极化范围。
根据各种示例，提供了一种用于操作无线通信设备的另一方法。该无线通信设备可以在无线通信系统中工作，并且可以包括例如用户设备，特别是移动用户设备，例如移动电话，移动计算机，平板计算机，可穿戴设备，互联网-物联网(IoT)设备或移动附件。可穿戴设备或移动附件可以包括可穿戴计算机，也称为随身携带计算机或简单可穿戴计算机，其是可由用户在衣服下方、连同衣服或在衣服上方穿戴的微型电子设备。根据该方法，在无线通信设备与另外的无线通信设备(例如，基站)之间的无线链路上，接收至少一个第一信号\至少一个第二信号和至少一个第三信号中的至少一个。针对至少一个第一信号、至少一个第二信号和至少一个第三信号中的至少一个，向所述另外的无线通信设备报告与至少一个第一信号、至少一个第二信号和至少一个第三信号相关联的无线链路的对应的信道探测信息，例如通过发送一个或更多个相应消息。基于信道探测信息，该另外的无线通信设备可以调整有效载荷数据传输，例如通过配置适当的极化。
至少一个第一、至少一个第二信号和至少一个第三信号中的各个信号可以包括对应的唯一标识符。
信道探测信息可以包括接收信号功率、信噪比和与所接收信号相关联的标识符中的至少一个，其可以是第一信号、第二信号和第三信号中的一个。因此，唯一标识符可以有助于识别由无线通信设备提供的信道探测信息针对的信号。
在各种示例中，向至少一个第一信号、至少一个第二信号和至少一个第三信号中的各个信号分配对应的上行资源。在所分配的对应的上行资源中报告探测信息。上行资源可以包括在无线通信系统中定义的时间和/或频率资源。
例如，第一信号可以包括第一同步信号，第二信号可以包括第二同步信号，并且第三信号可以包括第三同步信号。在另一示例中，第一信号，第二信号和第三信号可各自包括导频信号，该导频信号用于对另外的无线通信设备(例如无线通信系统的基站或接入点)与接收无线通信设备(例如用户设备)之间的通信信道进行信道探测。
根据另一个方面，提供了一种无线通信设备。该无线通信设备可以在无线通信系统中工作，例如作为基站或接入点。该无线通信设备包括天线装置和联接到该天线装置的逻辑。天线装置可以被配置成调整要经由天线装置发送的信号的极化。该逻辑被配置成经由天线装置在该无线通信设备与另外的无线通信设备之间的无线链路上使用第一极化发送至少一个第一信号，在该无线链路上使用第二极化发送至少一个第二信号，并且在该无线链路上使用第三极化发送至少一个第三信号。所述逻辑还被配置成基于所述至少一个第一信号、所述至少一个第二信号和所述至少一个第三信号，探测与所述至少一个第一信号、所述至少一个第二信号和所述至少一个第三信号相关联的无线链路的信道。第一极化、第二极化和第三极化彼此不同。
无线通信设备可以被配置成作为发送无线通信设备例如作为基站执行上述方法及其实施方式。
根据另一方面，提供了一种无线通信设备。无线通信设备可以在无线通信系统中工作，例如作为用户设备。该无线通信设备包括天线装置和联接到该天线装置的逻辑。逻辑被配置成经由天线装置在无线通信设备与另外的无线通信设备之间的无线链路上接收至少一个第一信号、至少一个第二信号和至少一个第三信号中的至少一个。逻辑还被配置成针对至少一个第一信号、至少一个第二信号和至少一个第三信号中的至少一个的各个所接收信号，向另外的无线通信设备报告与所述至少一个第一信号、所述至少一个第二信号和所述至少一个第三信号相关联的无线链路的对应的信道探测信息。
无线通信设备可以被配置成执行上述方法，例如作为用户设备。
根据另一方面，提供了一种操作无线通信系统的方法。该方法包括由无线通信系统的无线通信设备在该无线通信设备与无线通信系统的另外的无线通信设备之间的无线链路上使用第一极化发送至少一个第一信号。该方法还包括由该无线通信设备在该无线链路上使用第二极化发送至少一个第二信号，以及由该无线通信设备在该无线链路上使用第三极化发送至少一个第三信号。此外，根据该方法，在另外的无线通信设备处，在无线链路上接收至少一个第一信号、至少一个第二信号和至少一个第三信号中的至少一个。由另外的无线通信设备，针对至少一个第一信号、至少一个第二信号和至少一个第三信号中的至少一个，与该至少一个第一信号、至少一个第二信号和至少一个第三信号相关联的无线链路的对应的信道探测信息被发送到无线通信设备。基于所接收的信道探测信息，在无线通信设备处探测与至少一个第一信号、至少一个第二信号和至少一个第三信号相关联的无线链路的信道。第一极化，第二极化和第三极化彼此不同。
此外，提供了一种无线通信系统，该无线通信系统包括上述无线通信设备，例如用作发送无线通信设备的至少一个无线通信设备，例如无线通信系统的基站或接入点；以及用作接收无线通信设备的至少一个无线通信设备，例如用户设备。无线通信系统可以被配置成执行上述方法。
最后，提供包括程序代码的计算机程序或计算机程序产品。所述计算机程序产品可以包括非暂时性存储器，例如存储程序代码的CD、DVD、盘或闪存。程序代码可以存储在存储器(例如RAM或ROM)中，并由例如上述无线通信设备或另外的无线通信设备的至少一个处理器或控制逻辑来执行。执行程序代码使至少一个处理器执行上述方法。
尽管结合本发明的特定实施方式和方面描述了以上概述和以下详细描述中描述的特定特征，但是应当理解，除非另外特别指出，否则示例性实施方式和方面的特征可以彼此组合。
附图说明
现在将参照附图较详细地描述本发明的各个示例。
图1示意性地示出了根据本发明实施方式的无线通信系统。
图2示出了根据本发明实施方式的基站与用户设备之间的通信的流程图。
图3示出了流程图，该流程图示出了根据本发明的其他实施方式的基站与用户设备之间的通信。
图4示意性地示出了根据本发明实施方式的由基站执行的方法步骤。
图5示意性地示出了根据本发明实施方式的由用户设备执行的方法步骤。
具体实施方式
在下文中，将较详细地描述本发明的示例性实施方式。应当理解，除非另有说明，否则本文所述的各个示例性实施方式的特征可以彼此组合。各个附图中的相同附图标记指代相似或相同的组件。除非另外特别指出，否则附图中所示的组件或装置之间的任何联接可以是直接或间接联接。
图1示出了根据实施方式的无线通信系统10。无线通信系统10包括基站20和多个用户设备装置。在图1中，示出了三个用户设备装置30、40和50。基站20可以支持所谓的多输入多输出(MIMO)技术，因此基站20可以具有大量的天线，例如数十个或超过一百个天线。
基站20包括天线装置22，该天线装置22包括多个天线，天线在图1中用圈表示。多个天线中的一个示例性天线用附图标记23表示。天线23可以设置成载体上的二维或三维天线阵列。基站20还可以包括用于天线23的相关联的(未示出)收发器。基站20还包括基站逻辑21。基站逻辑21联接到天线装置22，并且包括例如控制器、计算机或微处理器，在控制器、计算机或微处理器上可以执行计算机程序以执行如下所述的方法步骤。该计算机程序可以例如被存储在非暂时性存储介质或类似的计算机程序产品中。虽然在图1中仅示出了一个天线装置22，但是基站20可以包括超过一个天线装置，例如两个、三个、四个或更多个，例如几十个天线装置，它们可以彼此协作并且它们可以彼此靠近或隔开。
天线装置22可以被配置成将例如射频信号的信号发送到特定方向，即所谓的空间扇区。在图1中示出了这些扇区中的三个，并且由附图标记60、61和62指示。扇区60至62的配置可以是静态的或动态的。射频信号向特定方向的发送可以通过MIMO技术中已知的波束成形技术来实现。
天线装置22可以配备有双极化或多极化天线，并且因此可以具有发送和/或接收具有任何极化(例如第一线性极化、第二线性极化和第三线性极化)的信号的能力。例如，第一极化与第三极化彼此正交，并且第二极化可以在第一极化与第三极化之间，具有相对于第一极化的例如45°的极化角。在其他示例中，天线装置22可能能够以四种不同的极化发送并接收信号，例如相对于地理基准(例如，水平方向)具有0°、30°、60°和90°的极化角。
在通信系统10中，如图1所示，可以设置多个用户设备装置，例如移动电话、移动和固定计算机、平板计算机、智能可穿戴设备或智能移动设备。图1中示出了三个示例性用户设备装置30、40和50。各个用户设备装置30、40和50可以被配置成与基站20通信。
在下文中，将较详细地描述用户设备30。然而，用户设备40或用户设备50可以包括与用户设备30类似的特征，因此可以类似地起作用。用户设备30包括一个或更多个天线。在图1所示的示例性实施方式中，用户设备30包括两个天线32和33。例如，天线32、33可以各自包括天线板或天线阵列，或者天线32、33可以由包括多个天线的天线阵列形成。此外，用户设备30包括逻辑31。逻辑31可以包括例如控制器或微处理器，在控制器或微处理器上可以执行计算机程序以执行如下所述的方法步骤。该计算机程序可以例如被存储在非暂时性存储介质或类似的计算机程序产品中。用户设备30可以包括更多组件，例如图形用户界面和电池，但是出于清楚的原因，这些组件在图1中未示出。用户设备30的天线32、33可以被设置为彼此隔开，例如，两个天线32和33可以靠近边缘被设置在用户设备的顶侧。另选地，一个或更多个天线可以被设置在用户设备30的顶侧，而一些其他天线可以被设置在用户设备30的底侧。
上述构造例如可以在以下情形中有利地使用。例如，一个无线通信设备，例如基站20或接入点，可能能够以任意极化通信。另外的无线通信设备，例如用户设备30，可以限于单个极化。此外，设备中的至少一个可以是移动的。此外，上行与下行天线/天线板可能是不相同的，从而互不适用，或者上行链路与下行链路的数量不同。
将结合图2至图5较详细地描述与用户设备装置30、40和50相关的基站20的操作。虽然在图2至图5中将主要参考用户设备30，但是当结合用户设备40或用户设备50操作基站20时，可以执行相同的操作步骤。
图2示出了基站BS 20与用户设备UE 30之间的示例性信令的流程图。在第一波束扫描401中，基站20以第一极化501发送多个第一下行信号301。下行信号301可以包括例如导频信号或同步信号。如图1所例示，第一波束扫描401可以包括例如在扇区60的方向上以第一极化501发送下行信号301，在扇区61的方向上以第一极化501发送下行信号301，以及在扇区62的方向上以第一极化501发送下行信号301。下行信号301可以随后在扇区60至62的方向上发送，或者可以同时广播，或者至少部分同时使用空间复用来发送，例如使用MIMO技术。
各个第一下行信号301可以包括唯一标识符。
用户设备30可以接收第一波束扫描401的第一下行信号301中的至少一个或一些。例如，用户设备30可以为每个接收到的第一下行信号301确定对应的接收功率。接收到的功率可以依赖于基站20和用户设备30之间的无线链路的信道特性。此外，接收到的功率可以依赖于第一极化501。例如，天线的天线32和33。用户设备30在某些极化中可能比在其他极化中更敏感。基于接收到的第一下行信号301，用户设备30可以向基站20报告相应的信道探测信息601。例如，可以在单独的消息中报告信道探测信息，并且信道探测信息可以包括例如接收到的功率和每个接收到的第一下行信号301的标识符。另外或另选地，信道探测信息可以包括由用户设备30为接收到的每个第一下行信号301确定的信噪比。在另一示例中，可以向第一下行信号301中的每一个分配相应的上行资源，并且在所分配的相应的上行资源中报告探测信息。可以将上行资源分配给在无线通信系统中定义的时间和频率无线电资源。
如图2进一步所示，第二波束扫描402可以由基站20执行。在第二波束扫描402中，基站20以第二极化502发送多个第二下行信号302。从图1可见，第二波束扫描402可以包括在各个扇区60至62中的定向传输302。如以上结合第一波束扫描401所描述的，用户设备30可以接收第二波束扫描402的第二下行信号302中的至少一个或一些，并且可以报告与第二下行信号302有关的对应的信道探测信息602。第二波束扫描402可以与第一波束扫描401不同，主要在于第二极化502不同于第一极化501。如图2所指示，第一极化501可以是垂直极化，第二极化502可以具有相对于第一极化501倾斜45°的极化。
如图2进一步所示，第三波束扫描403可以由基站20执行。在第三波束扫描402中，基站20以第三极化503发送多个第三下行信号303。如图1所示，第三波束扫描403可以包括在各个扇区60至62中的定向传输303。如以上结合第一波束扫描401和第二波束扫描402所描述的，用户设备30可以接收第三波束扫描403的第三下行信号303中的至少一个或一些，并且可以报告与第三下行信号303有关的对应的信道探测信息603。第三波束扫描402可以与第一波束扫描401和第二波束扫描402不同，主要在于第三极化503不同于第一极化501和第二极化502。如图2所示，第三极化503可以是水平极化，因此具有相对于第二极化502倾斜45°并且与第一极化501正交的极化。
第一信号301、第二信号302和第三信号303可以通过使用时分多址技术(TDMA)彼此分开，并且因此可以一个接一个地发送。另选地，可以通过使用频分多址技术(FDMA)或码分多址技术(CDMA)将第一信号301和第二信号302彼此分开。当使用FDMA或CDMA时，可以同时发送第一信号301、第二信号302和第三信号303。
除了极化外，第一信号、第二信号和第三信号可以是相同的信号。另选地，第一信号、第二信号和第三信号可以包括至少部分相同的信息，例如同步信息或信道探测(导频)信息，但是具有不同的唯一标识符。
在703处，基站20基于在601、602和603中报告的信道探测信息，确定用于在基站20和用户设备30之间传递有效载荷数据的天线配置。换句话说，基于第一下行信号、第二下行信号和第三下行信号，基站20执行与第一下行信号、第二下行信号和第三下行信号相关联的无线链路的信道探测。例如，基站20可以确定针对第一下行信号，第二下行信号和第三下行信号中的哪个，用户设备30报告了最高接收功率，并且可以配置天线装置22，使得使用实现了最高接收功率的下行信号的方向性410和极化510与用户设备20进行有效载荷传递。使用这种天线配置，有效载荷数据610可以在基站20和用户设备30之间传递。
图3示出了基站20与用户设备30之间的另一示例性信令的另一流程图。与结合图2描述的信令相比，在该示例中，在各个扇区中，执行包括下行信号301至304的四个波束扫描401至404，并且用户设备30不是在波束扫描之后立即针对每个波束扫描报告信道探测信息，而是在第四波束扫描404的末尾以聚合的方式报告信道探测信息。
具体地，基站20以第一极化501发送包括多个第一下行信号301的第一波束扫描401。如图1所示，第一波束扫描401可以包括例如在扇区60的方向上以第一极化501发送下行信号301，在扇区61的方向上以第一极化501发送下行信号301，在扇区62的方向上以第一极化501发送下行信号301。可以使用空间复用(例如，使用MIMO技术)将信号301发送到扇区60至62。使用第二极化502执行包括多个第二次下行信号302的第二波束扫描402以覆盖扇区60至62。随后，使用第三极化503执行包括多个第三下行信号303的第三波束扫描403，并且使用第四极化504执行包括多个第四下行信号304的第四波束扫描404。本质上，四个波束扫描401至404在使用的极化501至504中有所不同。例如，图3中所示，从极化501到极化504的极化变化基本上相等，特别是30°，以使第一极化501是垂直极化，第二极化502相对于第一极化501向右旋转30°，第二极化相对于第一极化501向右旋转60°，第四极化504与第一极化501正交(90°)。
第一下行信号301，第二下行信号302，第三下行信号303和第四下行信号304中的每个可以包括唯一标识符。
用户设备30可以接收第一波束扫描401、第二波束扫描402、第三波束扫描403和第四波束扫描404的第一下行信号301，第二下行信号302，第三下行信号303和第四下行信号304中的至少一些。例如，用户设备30可以确定针对各个接收到的下行信号301至304的对应的接收功率。接收功率可以依赖于基站20与用户设备30之间的无线链路的信道特性。此外，接收功率可以依赖于极化501至504。基于接收到的第一下行信号301，第二下行信号302，第三下行信号303和第四下行信号304，用户设备30可以向基站20报告相应的信道探测信息605。例如，可以在单独的消息中报告信道探测信息，并且信道探测信息可以包括例如针对下行信号301至304中的每个的接收功率和标识符。附加地或另选地，信道探测信息可以包括由用户设备30为接收到的下行信号301至304中的每个确定的信噪比。在另一示例中，信道探测信息包括例如分别包含接收功率和标识符的对的列表。该列表可以仅包括预定义数量的对，其包含具有最高接收功率值的对，例如，最佳的五个对或十个对的列表。
在703处，基站20可以基于在605中报告的信道探测信息来确定用于在基站20和用户设备30之间传递有效载荷数据的天线配置。例如，基于接收功率和标识符的对的列表。基站20可以选择最佳对，并且可以配置天线装置22使得使用与最佳对的标识符所标识的下行信号相关联的方向性410和极化510来执行与用户设备20的有效载荷传递610。基站20可以使用该天线配置与用户设备30传递有效载荷610。
基站可以存储接收到的对的列表，例如在基站逻辑21的易失性存储器中。在通信错误的情况下，例如由于使用所配置的方向性410和极化510的通信质量下降，基站20可以从从用户设备30接收到的列表中选择次优对，并且可以配置天线装置22使得使用与次优对的标识符所标识的下行信号相关联的方向性和极化来执行与用户设备20的有效载荷传递。因此，可以在没有附加信道探测的情况下执行天线装置的重新配置，从而可以提高通信可靠性。然而，可以以规则的间隔重复上述探测过程，或者可以在劣化的信号传递时触发上述探测过程，从而可以更新对的列表。
图4详细示出了基站执行的方法步骤。在步骤701中，基站20可以发送极化波束扫描，例如波束扫描401至404。例如，在第一空间扇区60中，可以发送多个信号，各个信号具有不同的极化。然后，在第二空间扇区61中，可以发送多个信号，各个信号具有不同的极化。对于各个空间扇区，可以继续进行，以覆盖基站支持的小区。另选地，可以执行波束扫描以覆盖基站20所支持的小区的扇区60至62的全部或一些，其中，各个波束扫描使用不同的极化来执行。可以选择不同的极化使得极化角度具有相同的角度偏移，例如，如果要使用n个极化角，则可以将极化角度之间的偏移选择为90°/(n-1)。例如，如果要执行具有不同极化角度的四个波束扫描，则可以将极化角选择为0°、30°、60°和90°。
在步骤702中，基站20可以从无线通信系统中的用户设备装置接收反馈。各个用户设备装置可以针对各个接收到的信号报告相应的接收信号功率。此外，各个用户设备装置可以针对各个接收到的信号报告其他参数，这些参数可以与探测基站20与对应的用户设备之间的无线链路的信道有关，例如信噪比。为了识别接收到的信号，各个信号可以包括标识符，该标识符被包括在从用户设备到基站20的反馈信息中。
在步骤703中，基站20可以针对各个用户设备确定用于与对应的用户设备传递数据例如有效载荷数据和控制数据的天线配置。例如，用户设备可以选择导致最高接收信号功率或最佳信噪比或其组合的空间扇区和极化。当与对应的用户设备通信时，这种所确定的天线配置用于配置基站20的天线装置22。
在步骤705中，使用在步骤704中配置的天线配置，与用户设备传递数据。该数据可以包括控制和/或有效载荷信息。
在步骤706，可以检测波束故障。例如，用户设备可以报告接收质量劣化，或者由于来自用户设备的频繁重发请求，基站可以确定波束故障。如果没有检测到波束故障，或者在特定时间间隔内的波束故障的数量低于阈值，则可以在步骤705中传递进一步的数据。在波束故障的情况下，基站20可以在步骤703中确定用于与相应的用户设备通信的另一天线配置。例如，如上所述，用户设备可能已经报告了接收功率和标识符的对的列表。基站20可以选择多个对中的另一个对，例如，多个对中的第二个或第三个，并且可以在步骤705中用该配置通信。
图5详细示出了由各个用户设备装置30、40、50执行的方法步骤。在步骤801中，用户设备30、40、50接收在步骤701中由基站20发送的极化波束扫描的信号。对于各个接收到的信号，用户设备30、40、50可以在步骤802中确定对应的信道探测信息。例如，用户设备30、40、50可以确定接收信号功率和/或信噪比。在步骤803中，用户设备30、40、50可以将信道探测信息报告给基站20。例如，在各个接收到的信号之后，用户设备30、40、50可以报告对应的信道探测信息，例如在特定消息中或在分配给接收信号的特定无线电资源中。附加地或另选地，用户设备30、40、50可以收集针对多个接收到的信号确定的多个信道探测信息，并且可以将包括所收集的信道探测信息的列表发送给基站20。各个信号可以包括唯一地标识信号的标识符，并且用户设备30可以结合该标识符来报告信道探测信息，使得基站20能够将信道探测信息分配给由基站20发送的信号。在步骤804中，基站20可以基于所报告的信道探测信息来配置其天线系统，并且可以在步骤804中与用户设备30、40、50传递数据。
综上所述，基站20能够使用超过两个极化角度，使得可以以比90°小的步长改变极化。基站20使用至少三个不同的极化角度进行波束扫描，以探测基站与基站20覆盖范围内的用户设备装置30、40、50之间的无线链路的信道。各个用户设备30、40、50分别针对各个信道报告看到的信道。这可以确保由用户设备30、40、50识别并报告由环境或用户设备天线32、33的极化特性引起的单个极化占主导的波束。
由于所发送信号的极化的优化，可以提高通信质量，从而即使在较低功率水平下也可以实现较高的信噪比。因此，上述方法在非常高的频率(例如高于30GHz，特别是例如在80GHz)上可能特别有利，非常高的频率可以导致使用阵列天线并提高方向性。反过来，对于任何极化，选择最佳波束也变得很重要。
Claims (23)
1.一种操作无线通信设备的方法，该方法包括以下步骤：
-在所述无线通信设备(20)与另外的无线通信设备(30、40、50)之间的无线链路上使用第一极化(501)发送至少一个第一信号(301)，
-在所述无线链路上使用第二极化(502)发送至少一个第二信号(302)，
-在所述无线链路上使用第三极化(503)发送至少一个第三信号(303)，并且
-基于所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)：探测与所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)相关联的所述无线链路的信道，
其中，所述第一极化(501)、所述第二极化(502)和所述第三极化(503)彼此不同。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述至少一个第一信号(301)包括形成第一角波束扫描(401)的多个第一信号，
其中，所述至少一个第二信号(302)包括形成第二角波束扫描(402)的多个第二信号，并且
其中，所述至少一个第三信号(303)包括形成第三角波束扫描(403)的多个第三信号。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其中，所述第一极化(501)的方向与所述第二极化(502)的方向之间的第一角度在所述第二极化(502)的方向与所述第三极化(503)的方向之间的第二角度的80％至120％的范围内。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)中的各个信号携带包括对应的唯一标识符的数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，探测所述无线链路的所述信道的步骤包括：
-从所述另外的无线通信设备(30、40、50)接收与所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)中的至少一个信号相关联的接收信号功率和所述标识符。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)中的各个信号被分配了对应的上行资源，其中，探测所述无线链路的所述信道的步骤包括：
-从所述另外的无线通信设备(30、40、50)接收所分配的对应的上行资源中的指示，所述指示指出所述另外的无线通信设备(30、40、50)接收了所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)中的至少一个信号。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)中的各个信号被分配了对应的上行资源，其中，探测所述无线链路的所述信道的步骤包括：
-从所述另外的无线通信设备(30、40、50)接收所分配的对应的上行资源中的与所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)中的至少一个信号相关联的接收信号功率。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个第一信号(301)包括第一同步信号，所述至少一个第二信号(302)包括第二同步信号，并且所述至少一个第三信号(303)包括第三同步信号。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述至少一个第一信号(301)包括第一导频信号，所述至少一个第二信号(302)包括第二导频信号，并且所述至少一个第三信号(303)包括第三导频信号。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)中的至少一个信号被广播。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一极化(501)、所述第二极化(502)和所述第三极化(503)中的至少两个极化彼此正交。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括：
-使用第四极化(504)发送至少一个第四信号(304)，
其中，所述第一极化(501)的方向与所述第二极化的(502)方向之间的第一角度、所述第二极化(502)的方向与所述第三极化(503)的方向之间的第二角度以及所述第三极化(503)的方向与所述第四极化(504)的方向之间的第三角度全部相等。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一角度、所述第二角度和所述第三角度各自为30°。
14.一种操作无线通信设备的方法，该方法包括以下步骤：
-在所述无线通信设备(30、40、50)和另外的无线通信设备(20)之间的无线链路上接收具有第一极化的至少一个第一信号(301)、具有第二极化的至少一个第二信号(302)和具有第三极化的至少一个第三信号(303)中的至少一个信号，并且
-针对所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)中的至少一个信号，向所述另外的无线通信设备(20)发送与所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)相关联的无线链路的对应的信道探测信息。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)中的各个信号包含对应的唯一标识符。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述信道探测信息包括接收信号功率和与所接收的信号(301、302、303)相关联的标识符中的至少一项。
17.根据权利要求14-16中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)中的各个信号被分配了对应的上行资源，其中，所述探测信息是在所分配的对应的上行资源中报告的。
18.一种无线通信设备，所述无线通信设备包括：
-天线装置(22)，以及
-逻辑(21)，所述逻辑被联接到所述天线装置(22)并被配置成：
-在所述无线通信设备(20)与另外的无线通信设备(30、40、50)之间的无线链路上使用第一极化(501)发送至少一个第一信号(301)，
-在所述无线链路上使用第二极化(502)发送至少一个第二信号(302)，
-在所述无线链路上使用第三极化(503)发送至少一个第三信号(303)，并且
-基于所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)：探测与所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)相关联的所述无线链路的信道，
其中，所述第一极化(501)、所述第二极化(502)和所述第三极化(503)彼此不同。
19.根据权利要求18所述的无线通信设备，其中，所述无线通信设备(20)被配置成执行根据权利要求2至13中的任一项所述的方法。
20.一种无线通信设备，所述无线通信设备包括：
-天线装置(32、33)，以及
-逻辑(31)，所述逻辑联接到所述天线装置(32、33)并被配置成：
-在所述无线通信设备(30、40、50)与另外的无线通信设备(20)之间的无线链路上接收至少一个第一信号(301)、至少一个第二信号(302)以及至少一个第三信号(303)中的至少一个信号，以及
-针对所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)中的至少一个信号的各个所接收信号，向所述另外的无线通信设备(20)报告与所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)相关联的无线链路的对应的信道探测信息。
21.根据权利要求20所述的无线通信设备，其中，所述无线通信设备(30、40、50)被配置成执行根据权利要求15至17中的任一项所述的方法。
22.一种操作无线通信系统的方法，该方法包括以下步骤：
-由所述无线通信系统(10)的无线通信设备(20)在所述无线通信设备(20)与所述无线通信系统(10)的另外的无线通信设备(30、40、50)之间的无线链路上使用第一极化(501)发送至少一个第一信号(301)，
-由所述无线通信设备(20)在所述无线链路上使用第二极化(502)发送至少一个第二信号(302)，
-由所述无线通信设备(20)在所述无线链路上使用第三极化(503)发送至少一个第三信号(303)，
-在所述另外的无线通信设备(30、40、50)处，在所述无线链路上接收所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)中的至少一个信号，
-针对所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)中的至少一个信号，由所述另外的无线通信设备(30、40、50)向所述无线通信设备(20)发送与所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)相关联的无线链路的对应的信道探测信息，并且
-基于所接收的信道探测信息：探测与所述至少一个第一信号(301)、所述至少一个第二信号(302)和所述至少一个第三信号(303)相关联的所述无线链路的信道，
其中，所述第一极化(501)、所述第二极化(502)和所述第三极化(503)彼此不同。
23.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括能够由无线通信设备的至少一个处理器执行的程序代码，其中，执行所述程序代码使所述至少一个处理器执行根据权利要求1至17中任一项所述的方法。
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