CN112511198A - 用于波束图案优化的高效数据生成 - Google Patents
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Abstract
本公开的实施例涉及用于波束图案优化的高效数据生成。根据一个方面,提供了一种包括用于执行以下的部件的计算系统。该计算机系统在存储器中维护关于一个或多个终端设备的信息、波束字典和关于空间网格的信息。该计算系统基于无线电测量的最新结果来将每个终端设备映射到空间网格,并且基于该映射来针对每个空间元素计算由一个或多个终端设备引起的负载。该计算系统基于无线电测量的结果来针对波束和终端设备的每个组合评估参考信号接收功率RSRP。该计算系统基于所计算的负载来计算业务的预期空间分布的第一映射并且基于RSRP的值来计算预期RSRP的波束特定的第二映射。最后,该计算系统引起基于第一映射和第二映射来执行波束成形优化。
Description
技术领域
各种示例实施例涉及无线通信。
背景技术
在基于波束网格(GoB)的波束成形系统(诸如5G系统)中, GoB的准确设计至关重要,以确保在覆盖范围和/或容量方面达到最 佳性能并且在高业务密度区域使频谱效率最大化。基本思想是将较窄 波束引导到高业务密度区域,并且在较低业务密度区域优先粗的且较 宽的波束,以确保覆盖范围并且使波束成形增益和接收功率最大化。 通过利用波束测量,还可以说明真实的无线电环境。然而,如何针对 给定通信场景从所有可用波束中选择最优波束是一个非常复杂的问 题,例如,这一问题已经使用机器学习进行解决。传统上,用于波束 优化的方法需要执行大量与无线电和业务相关的测量,这给小区的资 源带来了沉重的负担。因此,需要一种能够通过促进波束优化所需要 的数据的收集来减轻这种负担的解决方案。
发明内容
根据一个方面,提供了独立权利要求的主题。实施例在从属权利 要求中被定义。本发明的各种实施例所寻求的保护范围由独立权利要 求阐明。
本说明书中描述的没有落入独立权利要求范围内的实施例和特 征(如果有的话)应当被解释为对理解本发明的各种实施例是有用的 示例。
附图说明
在下文中,将参考附图更详细地描述示例实施例,在附图中
图1、图2A和图2B示出了根据实施例的示例性无线通信系统和 装置;
图3至图6示出了根据实施例的示例性过程;以及
图7示出了根据实施例的装置。
具体实施方式
以下实施例仅作为示例给出。尽管说明书可以在文本的若干位置 引用“一”、“一个”或“一些”实施例和/或示例,但是这并不一定 表示每个引用都指向相同的(多个)实施例和/或(多个)示例,也不 一定表示特定特征仅适用于单个实施例和/或示例。不同实施例和/或 示例的单个特征也可以被组合以提供其他实施例和/或示例。
在下文中,将使用基于高级长期演进(高级LTE(LTE-A))或 新无线电(NR、5G)的无线电接入架构作为可以应用实施例的接入 架构的示例来描述不同的示例性实施例,但是并未将实施例限制为这 样的架构。针对本领域技术人员而言很清楚的是,通过适当地调节参 数和过程,实施例也可以被应用于具有合适部件的其他种类的通信网 络。用于合适的系统的其他选项的一些示例是通用移动电信系统 (UMTS)无线电接入网(UTRAN或E-UTRAN)、长期演进(LTE, 与E-UTRA相同)、无线局域网(WLAN或WiFi)、全球微波接入 互操作性(WiMAX)、个人通信服务(PCS)、宽带码分多址(WCDMA)、使用超宽带(UWB)技术的系统、传感 器网络、移动自组织网络(MANET)和互联网协议多媒体子系统(IMS) 或其任何组合。
图1描绘了简化的系统架构的示例,该架构仅示出了一些元件和 功能实体,它们都是逻辑单元,其实现可以与所示出的有所不同。图 1所示的连接是逻辑连接;实际的物理连接可以有所不同。针对本领 域技术人员而言很清楚的是,该系统通常还包括除图1所示的功能和 结构之外的其他功能和结构。
然而,实施例不限于作为示例给出的系统,本领域技术人员可以 将该解决方案应用于被提供有必要特性的其他通信系统。
图1的示例示出了示例性无线电接入网的一部分。
图1示出了被配置为在小区中的一个或多个通信信道上与提供小 区(并且可能还提供一个或多个其他小区)的接入节点(诸如(e/g) NodeB)104处于无线连接中的用户设备100和102。这些小区可以 等同地被称为扇区,尤其是当多个小区与单个接入节点相关联时(例 如,在三扇区或六扇区部署中)。每个小区可以定义接入节点的覆盖 区域或服务区域。每个小区可以是例如宏小区或室内/室外小小区(微 小区、毫微微小区或微微小区)。从用户设备到(e/g)NodeB的物 理链路被称为上行链路或反向链路,而从(e/g)NodeB到用户设备 的物理链路被称为下行链路或前向链路。应当理解,(e/g)NodeB 或其功能性可以通过使用适合于这样的用法的任何节点、主机、服务 器或接入点等实体来实现。
通信系统通常包括一个以上的(e/g)NodeB,在这种情况下,(e/g) NodeB也可以被配置为通过为此目的而设计的有线或无线链路彼此 通信。这些链路可以被用于信令目的。(e/g)NodeB是被配置为控 制其耦合到的通信系统的无线电资源的计算设备。NodeB也可以被称 为基站、接入点或包括能够在无线环境中操作的中继站的任何其他类 型的接口设备。(e/g)NodeB包括或被耦合到收发器。从(e/g)NodeB 的收发器,向天线单元提供连接,该连接建立到用户设备的双向无线 电链路。天线单元可以包括多个天线或天线元件。(e/g)NodeB还 被连接到核心网110(CN或下一代核心NGC)。取决于系统,CN 侧的对方可以是服务网关(路由和转发用户数据分组的S-GW)、用 于提供用户设备(UE)与外部分组数据网络的连接性的分组数据网 络网关(P-GW)、或移动管理实体(MME)等。
用户设备(也被称为UE、用户装备、用户终端、终端设备等) 示出了空中接口上的资源被分配和指配给其的一种类型的装置,并且 因此本文中通过用户设备描述的任何特征可以利用诸如中继节点等 对应装置来实现。这种中继节点的示例是朝向基站的层3中继(自回 程中继)。
用户设备通常是指便携式计算设备,该便携式计算设备包括具有 或不具有订户标识模块(SIM)的无线移动通信设备,包括但不限于 以下类型的设备:移动台(移动电话)、智能电话、个人数字助理 (PDA)、手机、使用无线调制解调器的设备(警报或测量设备等)、膝上型计算机和/或触摸屏计算机、平板电脑、游戏机、笔记本电脑和 多媒体设备。每个用户设备可以包括一个或多个天线。应当理解,用 户设备也可以是几乎排他的仅上行链路设备,其示例是将图像或视频 剪辑加载到网络的相机或摄像机。用户设备也可以是具有在(工业) 物联网((I)IoT)网络中操作的能力的设备,这是一种对象在其中 被提供有在无需人与人或人与计算机交互的情况下基于可以通过网 络传送数据的能力的场景。用户设备(或在一些实施例中,层3中继 节点)被配置为执行用户设备功能性中的一个或多个功能性。用户设 备也可以被称为订户单元、移动台、远程终端、接入终端、用户终端 或用户设备(UE),仅提及几个名称或装置。
图1的示例性无线电接入网还可以包括仅能够经由一个或多个用 户设备100、102与接入节点104通信(即,他们无法直接与接入节 点104通信)的一个或多个(专用的)IoT或IIoT设备(图1中未示 出)。
本文中描述的各种技术也可以被应用于网络物理系统(CPS)(使 控制物理实体的计算元件协作的系统)。CPS可以使得能够实现和利 用被嵌入在不同位置的物理对象中的大量互连ICT设备(传感器、执 行器、处理器微控制器等)。其中所涉及的物理系统具有固有移动性 的移动网络物理系统是网络物理系统的子类别。移动物理系统的示例 包括由人类或动物运输的移动机器人和电子器件。
另外,尽管将装置描绘为单个实体,但是可以实现不同的单元、 处理器和/或存储器单元(图1中未全部示出)。
5G支持使用(大规模)多输入多输出((m)MIMO)天线(每 个天线可以包括多个天线元件),比LTE(所谓的小小区概念)更多 的基站或节点,包括与较小站协作操作并且取决于服务需求、用例和 /或可用频谱而采用多种无线电技术的宏站点。MIMO天线(包括多 个天线元件)可以等同地被称为MIMO阵列天线或MIMO天线阵列 (包括多个天线)。5G移动通信支持广泛的用例和相关应用,包括 视频流传输、增强现实、不同的数据共享方式、以及各种形式的机器 类型应用,包括车辆安全性、不同的传感器和实时控制。5G被预期 将具有多个无线电接口,即低于6GHz、cmWave(厘米波)和mmWave (毫米波),并且还与诸如LTE等现有传统无线电接入技术可集成。 与LTE的集成可以至少在早期阶段被实现为系统,在该系统中,由LTE提供宏覆盖并且5G无线电接口接入通过聚合到LTE而来自小小 区。换言之,计划5G支持RAT间可操作性(诸如LTE-5G)和RI 间可操作性(无线电接口间可操作性,诸如低于6GHz-cmWave、低 于6GHz-cmWave-mmWave)。被认为在5G网络中使用的概念之一 是网络切片,其中可以在同一基础设施内创建多个独立且专用的虚拟 子网(网络实例)以运行对延迟、可靠性、吞吐量和移动性具有不同 要求的服务。
LTE网络中的当前架构完全分布在无线电中,并且完全集中在核 心网中。5G中的低延迟应用和服务需要使内容靠近无线电,从而导 致本地突发和多接入边缘计算(MEC)。5G使得分析和知识生成能 够在数据源处进行。这种方法需要利用可能无法连续连接到网络的资 源,诸如笔记本电脑、智能电话、平板电脑和传感器。MEC为应用 和服务托管提供分布式计算环境。它还具有在蜂窝订户附近存储和处 理内容以加快响应时间的功能。边缘计算涵盖了广泛的技术,诸如无 线传感器网络、移动数据获取、移动签名分析、协作式分布式对等自 组织网络和处理,也可分类为本地云/雾计算和网格/网状计算、露计 算、移动边缘计算、cloudlet、分布式数据存储和获取、自主自我修复 网络、远程云服务、增强和虚拟现实、数据高速缓存、物联网(大规 模连接性和/或延迟关键)、关键通信(自主汽车、业务安全、实时分 析、时间关键控制、医疗保健应用)。
通信系统还能够与诸如公共交换电话网或互联网112等其他网络 通信,或者利用由它们提供的服务。通信网络也可以能够支持云服务 的使用,例如,核心网操作的至少一部分可以作为云服务来执行(这 在图1中由“云”114描绘)。通信系统还可以包括中央控制实体等, 其为不同运营商的网络提供设施以例如在频谱共享中进行协作。
可以通过利用网络功能虚拟化(NVF)和软件定义网络(SDN) 将边缘云引入无线电接入网(RAN)。使用边缘云可以表示将要至少 部分在操作上耦合到包括无线电部分的远程无线电头端或基站的服 务器、主机或节点中执行接入节点操作。节点操作也可以分布在多个 服务器、节点或主机之间。cloudRAN架构的应用使得能够在RAN侧 执行RAN实时功能(在分布式单元DU 104中)并且能够以集中方式 执行非实时功能(在集中式单元CU 108中)。
还应当理解,核心网操作与基站操作之间的劳动分配可以不同于 LTE的劳动分配,或者甚至不存在。要使用的一些其他技术进步是大 数据和全IP,这可能会改变网络的构建和管理方式。5G(或新无线 电NR)网络被设计为支持多个层次结构,其中MEC服务器可以被放 置在核心与基站或nodeB(gNB)之间。应当理解,MEC也可以被应 用于4G网络。
5G还可以利用卫星通信来增强或补充5G服务的覆盖范围,例如 通过提供回程。可能的用例是为机器到机器(M2M)或物联网(IoT) 设备或车上乘客提供服务连续性,或者确保关键通信以及未来的铁路 /海事/航空通信的服务可用性。卫星通信可以利用对地静止地球轨道 (GEO)卫星系统,也可以利用低地球轨道(LEO)卫星系统,特别 是巨型星座(其中部署有数百个(纳米)卫星的系统)。超级星座中 的每个卫星106可以覆盖创建地面小区的若干启用卫星的网络实体。 地面小区可以通过地面中继节点104或位于地面上或卫星中的gNB 来创建。
针对本领域技术人员而言很清楚的是,所描绘的系统仅仅是无线 电接入系统的一部分的示例,并且在实践中,该系统可以包括多个 (e/g)NodeB,用户设备可以接入多个无线电小区,并且该系统还可 以包括其他装置,诸如物理层中继节点或其他网络元件等。至少一个 (e/g)NodeB可以是家庭(e/g)nodeB。另外,在无线电通信系统的 地理区域中,可以提供多个不同种类的无线电小区以及多个无线电小 区。无线电小区可以是宏小区(或伞形小区)(它们是通常具有长达 数十公里的直径的大小区),或者是较小小区,诸如微型小区、毫微 微小区或微微小区等。图1的(e/g)NodeB可以提供任何种类的这 些小区。蜂窝无线电系统可以被实现为包括若干种小区的多层网络。 通常,在多层网络中,一个接入节点提供一种或多种小区,并且因此 提供这样的网络结构需要多个(e/g)NodeB。
为了满足改善通信系统的部署和性能的需要,引入了“即插即用” (e/g)NodeB的概念。通常,除了家庭(e/g)nodeB(H(e/g)nodeB) 之外,能够使用“即插即用”(e/g)NodeB的网络还包括家庭nodeB 网关或HNB-GW(图1中未示出)。通常被安装在运营商网络内的 HNB网关(HNB-GW)可以将业务从大量HNB聚合回核心网。
下面将详细讨论的实施例可以具体地被应用于具有采用波束网 格(GoB)(也被称为波束图案)的波束成形系统的通信系统。这样 的通信系统包括例如5G通信系统,并且可能还包括未来的5G+通信 系统。为了确保例如在覆盖范围和/或容量方面达到最佳性能并且在高 业务密度区域中使频谱效率最大化,GoB的便捷设计至关重要。GoB 设计的基本思想是将较窄波束引导到高业务密度区域,并且在较低业 务密度区域优先粗的且较大的波束,以确保覆盖范围以及小区中的所 有用户之间的最优的波束成形增益和接收信号功率。通过利用波束测 量,也可以说明真实的无线电环境。
为了根据波束网格执行波束成形,应当从(大的)可用波束集合 (所谓的波束字典U)中选择波束B的子集(即,所谓的波束网格)。 这种选择需要解决一个复杂的组合优化问题。该问题可以表述为如 下。将波束字典定义为U={Wn;n=1...N},其中Wn是波束字典U 中的第n波束或预编码向量,N是波束字典中的波束总数。通常,预 编码向量是大小与将被用于波束成形的(m)MIMO天线中的天线数 相等的向量。预编码向量的每个元素对应于被施加到馈送给(m) MIMO天线的特定天线元件和/或从其接收的信号的权重或加权因子。 此外,GoB配置(即,U的子集)由B={Bn;n=1,..,M}表示,其 中Bn是波束子集中的第n波束或预编码向量,M是GoB配置中的波 束总数,其中M≤N并且每个GoB的特征在于平均奖励其中s是感兴趣区域(ROI)中的空间单位 或元素(定义为向量),R(s,B)是波束B在空间元素s上的(无线电) 增益(可以从例如波束B的参考信号接收功率和空间元素s中得出), ρ(s)是s上的预期业务密度。通常,R(s,B)是来自B的所有波束Bn上的s中的最大预期参考信号接收功率(RSRP)。问题是如何找到 使平均回报最大化的最优GoB配置B(B的基数有一些限制)。
上面定义的问题可以以很多不同的方式解决。例如,所述问题可 以使用深度Q学习网络(DQN)算法来解决,该算法用于从波束字 典中选择用于优化给定性能指标(诸如业务密度加权平均RSRP)的 最佳波束集合。替代地,所述问题可以例如基于无监督学习方法来解 决。在该第二示例性解决方案中,可以将感兴趣区域划分为空间元素 的簇,以使得每个簇由来自波束字典的标识波束最佳地服务。
上述示例性解决方法以及很多其他可能的解决方法都需要针对 (多个)感兴趣小区的无线电和业务相关测量。具体地,可能至少需 要收集以下信息:从属于感兴趣区域中的每个空间元素s上的波束字 典U的每个波束n接收的RSRP或RSRPn,s、以及每个空间元素s中的 业务密度ρ(s)。下面将要讨论的实施例的重点不在于如何解决前述问 题,而在于如何以有效的方式获取解决所述问题所需要的信息。可以 考虑实施例的目的,以探索波束字典U的所有波束(即,所有可用选 项),而不损害小区的性能。但是,以下操作并不是最优的:在一个 GoB上迭代地传输(即,波束字典U的子集),然后对该GoB执行 测量,然后改变GoB以便从另一组波束(U的另一子集)中收集测 量,并且针对所有GoB配置重复这个过程。因此,优选的是,可以 在不使用所有所述波束进行传输的情况下评估字典U的所有波束。此 外,优选的是,仅采用现有的无线电测量(例如,不必针对波束和终 端设备的每个可用组合执行单独的无线电测量)。最后,如果该方法 不依赖于终端设备的地理定位,即不依赖于传输针对终端设备的位置 的附加请求或不依赖于使用信标信号,则将是有益的。下面将要讨论的实施例提供了满足所有(或至少一些)所述标准的解决方案。
图2A和图2B示出了根据实施例的两个替代系统。具体地,图 2A示出了(完全或至少主要地)在专用计算平台中实现的根据实施 例的计算系统,而图2B示出了在接入节点中实现的根据实施例的对 应解决方案。在下文中,将简要描述图2A和图2B中的元件的属性和功能性,其中在下面关于图3至图6的流程图和信令图来提供更详 细描述。
参考图2A,所示出的系统包括专用计算平台200和无线电接入 网(RAN)210。专用计算平台200可以例如完全或部分地位于边缘 云中。专用计算平台200包括空间网格(SG)设立设备(或单元或实 体)201、GoB输入生成器202和GoB优化器203。在一些实施例中, GoB优化器可以被包括在另一(专用)计算平台中。所述实体201、 202、203中的每个可以包括一个或多个单独的计算设备(例如,服务 器)。无线电接入网210包括一个或多个接入节点211、212、213(图 2A中为3个)。一个或多个接入节点211、212、213中的每个可以 对应于图1的接入节点104。一个或多个接入节点211、212、213中 的每个可以包括MIMO或大规模MIMO(mMIMO)天线阵列以及对 应的控制电路系统以用于形成多个波束。一个或多个接入节点211、 212、213中的每个可以服务至少一个小区。
SG设立设备201可以被配置为至少生成或建立将由GoB输入生 成器202使用的空间网格。具体地,所述空间网格可以使得它们至少 覆盖由接入节点212提供的小区的覆盖区域(或多个小区的覆盖区 域)。为了将所生成的空间网格传送到GoB输入生成器202,SG设立设备201可以经由信令接口连接到GoB输入生成器202。
GoB输入生成器202可以被配置为至少基于从SG设立设备201 接收的空间网格并且基于从接入节点212接收的无线电测量(例如, 探测参考信号和到达时间的测量)来生成GoB优化器203所需要的 输入,并且经由信令接口将所述输入传输给GoB优化器203。为了实现这些功能性,GoB输入生成器202经由信令接口连接到SG设立设 备201和接入节点212。
如上所述,由GoB输入生成器202生成的GoB优化器203的输 入可以至少包括空间网格的所评估的(波束特定的)RSRP值和空间 网格的业务密度。在一些实施例中,GoB输入生成器可以包括用于 GoB输入生成过程的不同阶段的单独的单元。可以为其提供单独的单元的所述阶段可以包括对从SG设立设备201接收的数据(即,关于 空间网格的信息)和从接入节点212接收的数据(即,与终端设备有 关的无线电测量)的预处理、调节位于空间网格的每个空间元素中的 终端设备的计数器或负载、以及评估不同终端设备和波束的RSRP值以及无线电和业务映射生成。
在一些实施例中,上面关于GoB输入生成器202描述的一些功能 性可以改为由对应的接入节点212来执行。具体地,从接入节点接收 的数据的一些预处理(即,基于无线电测量或者具体地基于探测参考 信号测量的信道协方差矩阵的计算)可以由接入节点自身来执行,并 且结果(即,信道协方差矩阵)可以被传输给GoB输入生成器202。
GoB优化器203可以被配置为基于由GoB输入生成器202提供 给它的信息来计算(最优)GoB配置,并且将所述GoB配置应用于 接入节点212。为此,GoB优化器203经由信令接口至少连接到GoB 输入生成器202和接入节点212。GoB优化器可以至少使用空间网格 的所评估的波束特定RSRP值用和空间网格的业务密度作为其输入根 据任何已知的优化方法来执行优化(例如,根据上述两种基于机器学 习的方法之一)。
尽管在图2A中为简单起见仅示出了GoB输入生成器202和GoB 优化器203与接入节点212之间的连接,但是在专用计算平台200的 所述实体202、203与任何其他接入节点211、213之间也可以存在对 应连接。
如上所述,图2B示出了替代解决方案,其中与专用计算平台相 反,在接入节点220中执行GoB输入生成。所示出的系统包括接入 节点220和在该接入节点外部但是经由信令接口(例如,无线或有线 通信链路)连接到该接入节点的计算平台230。接入节点至少包括SG 设立设备221和GoB输入生成器222,而计算平台至少包括GoB优 化器231。接入节点220可以包括用于形成多个波束的MIMO或 mMIMO天线阵列(图2B中未示出)。接入节点220还可以包括接 入节点(例如,gNodeB或eNodeB的接入节点)的任何其他常规元 件,如关于图1所述。如上所述,就其功能性而言,个体元件221、 222、231可以对应于所述相应元件201、202、203,但是,显然,在 这种情况下,不需要在GoB输入生成器222中提供到接入节点的信 令接口,并且GoB输入生成器222与GoB优化器231之间的信令接 口双向工作,即,为GoB优化器231提供输入并且为接入节点220 提供最优GoB配置。在一些实施例中,同一GoB优化器231可以由 多个接入节点共享。
在一些替代实施例中,接入节点220中不仅可以包括(托管)SG 设立设备221和GoB输入生成器222,而且还可以包括(托管)GoB 优化器231。
图3示出了根据实施例的用于计算(GoB)波束成形所需要的输 入(或输入数据)并且根据所述输入引起波束成形优化的过程。图3 所示的过程可以由与GoB输入生成器或GoB输入生成器和SG设立 设备的组合相对应的计算设备或系统执行。通常,计算设备或系统可以包括一个或多个服务器。具体地,该过程可以由专用计算平台200 的GoB输入生成器202以及可选地由所述专用计算平台200的SG设 立设备201执行,如图2A所示。在一些实施例中,计算系统还可以 包括图2的GoB优化器203。替代地,该过程可以由接入节点220中 的GoB输入生成器222以及可选地由所述接入节点220中的SG设立 设备221执行,如图2B所示。替代地,该过程可以由接入节点(或 者具体地,图2B的接入节点220)执行。在下文中,为简洁起见, 将执行图3的过程的实体被称为计算系统。
参考图3,在框301中,计算系统最初在计算系统的存储器中维 护关于位于由接入节点服务的至少一个小区中的一个或多个终端设 备(在大多数实际情况下为多个终端设备)的信息、覆盖所述至少一 个小区的波束字典、以及关于覆盖所述至少一个小区并且定义多个空 间元素的空间网格的信息。
关于一个或多个终端设备的信息针对每个终端设备可以至少包 括涉及对应终端设备和接入节点的无线电测量的结果。针对每个终端 设备的无线电测量的所述结果可以包括最新(或最近)结果(即,与 终端设备的当前位置和当前无线电环境相对应的结果)并且可选地还 包括历史结果(即,针对终端设备在一定时间段内获取的结果)。关 于一个或多个终端设备的信息可以不包括覆盖终端设备和在波束字 典中所定义的波束的每个组合的最新无线电测量的完整集合。换言 之,关于一个或多个终端设备的信息针对每个终端设备包括:仅使用 在波束字典中所定义的波束的子集而测量的无线电测量的最新结果、 以及可选地使用在波束字典中所定义的一个或多个波束而被测量的 无线电测量的历史结果。针对不同的终端设备,所述子集可以是不同 的(或相同的)。
所述无线电测量可以包括由终端设备本身执行的无线电测量和/ 或由接入节点对由终端设备传输的信号执行的无线电测量。具体地, 所述无线电测量可以至少包括探测参考信号(SRS)的测量以及以下 中的一项或多项的测量:定时提前(TA)、到达时间(ToA)和路径 损耗。
探测参考信号是由终端设备在上行链路方向(即,向接入节点) 传输的参考信号,该参考信号可以被用于估计在宽带宽上的上行链路 信道质量。此外,对探测参考信号的测量可以被用于确定终端设备在 空间网格中在角域中(在方位角和俯仰角方向上)的位置,这将在下 面更详细地描述。
所述时间提前、到达时间和路径损耗中的一项或多项可以至少被 用于径向范围评估,即,对接入节点与终端设备之间的径向范围(即, 距离)的评估。定时提前(TA)提供了信号从终端设备到达接入节 点所花费的时间长度的估计。TA值通常在0到63之间,每一步表示 一个比特周期的提前(约3.69微秒)或约1100米的往返距离的变化 (传播范围的两倍)。到达时间还对应于无线电信号从终端设备到接 入节点的传送时间(反之亦然)。到达时间使用到达接入节点的绝对 到达时间而不是终端设备与接入节点之间的所测量的时间差。终端设 备与接入节点之间的距离可以从在终端设备(具有与接入节点同步的 时钟)处的到达时间和传输时间来计算。
如果计算系统对应于如图2A所描绘的专用计算平台或其一部分 (例如,位于边缘云中),则关于一个或多个终端设备的信息可能已 经从接入节点(即,如图2A所示的接入节点212)被预先接收到。 如果计算系统对应于如图2B所描绘的接入节点中的计算系统(或对应于接入节点),则关于一个或多个终端设备的信息直接在无线电测 量完成之后可以容易地(在接入节点的存储器中)可用于计算系统。
波束字典包括关于波束的信息,该信息可以被形成并且被用于由 接入节点使用MIMO或mMIMO天线阵列进行传输和接收。针对每 个波束,波束字典可以包括关于用于实现所述波束的预编码向量的信 息,即,如上所述,波束字典可以被定义为U={Wn;n=1...N}。针对 每个波束,波束字典还可以包括关于指示方向的信息(例如,被提供 作为俯仰角和方位角坐标)、和以下中的一项或多项:俯仰角波束宽 度(例如,以度或弧度为单位的3dB、6dB和/或10dB波束宽度)、 方位角波束宽度(例如,以度或弧度为单位的3dB、6dB和/或10dB 波束宽度)、天线增益、天线增益图案、方向性和方向性图案。
空间网格可以专门使用球坐标系(尽管也可以使用其他坐标系, 诸如笛卡尔坐标系和椭圆坐标系)。例如,球坐标系(进而还有空间 网格)可以通过径向坐标(r)、俯仰角或极坐标(θ)和方位角坐标 的值来定义。空间网格的原点可以对应于相关联的接入节点的 (物理或相位)中心。每个空间元素可以通过例如球坐标系、径向坐 标范围(例如,20m-30m)、俯仰角坐标范围(例如,170°-175°)和 方位角坐标范围(例如,0°-5°)来定义。每个空间元素可以被定义为 向量替代地,可以采用具有分别与空间网格的方位角和 俯仰角坐标值(以度或弧度为单位)相对应的整数值的i和j索引(即, 方位角和俯仰角索引)来以方位角和俯仰角来定义空间元素。空间网 格的分辨率可能会被不均匀地量化。例如,当远离接入节点移动时, 由单个空间元素覆盖的径向坐标范围可以增加(即,空间网格的分辨 率可以降低)。空间网格可能已经由SG设立设备(如关于图2A和 图2B所述)建立或生成,SG设立设备可以或可以不形成计算系统的 一部分,并且空间网格随后可以被传输给GoB输入生成器(被包括 在计算系统中)。关于另外的实施例更详细地讨论了空间网格的生成。
在框302中,计算系统基于一个或多个终端设备的无线电测量的 最新(或最近)结果来将所述至少一个小区中的一个或多个终端设备 中的每个终端设备映射到空间网格。一个或多个终端设备的无线电测 量的所述最新结果可以具体地包括来自终端设备的探测参考信号的 一个或多个(最新的)测量、以及以下中的一项或多项的一个或多个 (最新)测量:定时提前、到达时间和路径损耗。
框302中的映射可以分两个步骤来执行。首先,计算系统可以基 于探测参考信号的对应测量来将一个或多个终端设备中的每个映射 到空间网格的一对方位角和俯仰角坐标。其次,计算系统可以基于对 时间提前(TA)、到达时间(ToA)和路径损耗中的所述一项或多项 的对应测量来将一个或多个终端设备中的每个终端设备映射到空间 网格的径向坐标。这两个步骤的顺序可以是任意的。如上所述,接入 节点与终端设备之间的距离(即,径向坐标)可以基于定时提前或到 达时间以及对应的传输时间并且考虑到无线电波在空气中以最高速 度(2.9979*108m/s)传播而被确定。替代地,接入节点与终端设备之 间的距离(即,径向坐标)可以基于路径损耗来确定,例如,使用表 示接入节点部署在其中的无线电环境的(简化的)传播模型。
在框303中,计算系统至少基于该映射针对空间网格的每个空间 元素计算由一个或多个终端设备引起的负载(在框302中)。负载可 以以多种方式被定义。根据一个简单的实施例,空间网格的特定空间 元素的负载对应于所述空间元素中的终端设备的数目。换言之,在框 303中,计算系统针对空间网格的空间元素中的每个终端设备,根据 第一定义T(s):=T(s)+1来调节针对所述空间元素的负载(或负载的 计数器),其中T(s)是针对空间网格的空间元素s的、由一个或多 个终端引起的负载。最初(即,在任何调节之前),根据任一定义的 T(s)可以等于零。如上所述,s是定义空间元素的向量。
在其他实施例中,框303中的负载可以被定义为取决于业务负载 (例如,业务量)。在框303中,计算系统可以根据第二定义 T(s):=T(s)+<Lu>针对每个终端设备u调节位于空间网格的每个空 间元素中的终端设备的数目,其中Lu是在空间元素s中被分发给终端设备(或用户)u的业务负载,<.>表示随着(预定义)滑动时间窗 口的时间平均(符合业务估计的目标时间范围)。业务负载Lu可以在 MAC(中等接入控制)级别指定。例如,业务负载Lu可以被定义为 物理资源块(PRB)使用或以字节为单位生成的业务量。在一些实施 例中,业务负载Lu可以被归一化为预定义值(并且因此可以是无单位 量)。
在框304中,计算系统针对在波束字典中所定义的波束和一个或 多个终端设备中的终端设备的每个组合,基于对应终端设备的无线电 测量的结果来评估参考信号接收功率(RSRP)(或预期RSRP)。在 框304中针对在波束字典中所定义的所有波束的RSRP的评估中所涉 及的每个终端设备的无线电测量可以仅使用在波束字典中所定义的 波束的子集来执行。具体地,针对每个波束和终端设备组合,框304 中的评估可以基于以下:基于对应终端的无线电测量的所述结果而计 算的、使用对应波束的接入节点与对应终端设备之间的所估计的无线 电信道。特定波束和终端设备组合的无线电信道可以基于(非波束特 定的)信道协方差矩阵来估计,该信道协方差矩阵基于对探测终端信 号的测量的对应结果以及针对在波束字典中所定义的所述波束的预 编码向量针对所述终端设备而被计算。换言之,可以基于对应终端设 备的无线电测量的结果(或者具体地是SRS测量结果),针对终端设备和波束的每个组合执行框304中的评估,而不必在波束字典的每个 波束上向每个终端上明确传输。因此,这种估计RSRP值的方法节省 时间和网络资源。结合图4更详细地描述该评估。
在框305中,计算系统至少基于针对每个空间元素的由一个或多 个终端设备引起的负载来计算所述至少一个小区中的业务的预期空 间分布的第一映射(例如,负载被定义为如关于框303所述)。框305 中的第一映射的计算还可以基于由一个或多个终端设备针对空间网 格的所有空间元素引起的总负载(总负载从针对每个空间元素的个体 负载中可得出)。具体地,可以使用下式来计算针对空间元素s的业 务的预期空间分布的第一映射ρ(s):
其中∑sT(s)是空间网格的所有空间元素s的总和。
第一映射可以等同地被称为第一(离散)函数。第一函数特别地 是业务的预期空间分布的函数,以径向、俯仰角和方位角坐标或定义 空间元素的其他坐标集作为其变量。
在框306中,计算系统基于波束字典的每个波束的RSRP值为波 束字典中的每个波束计算预期RSRP的第二映射。换言之,计算系统 计算预期RSRP的多个波束特定的第二映射。具体地,可以通过在空 间网格的每个空间元素中在终端设备上分别对该波束的RSRP的值求 平均来针对波束字典中的每个波束执行框306中的计算。在所述至少 一个小区中针对波束n的预期RSRP的第二映射的计算(即, RSRPn(S)的计算)可以根据下式来执行
其中U(s)是空间元素s中终端设备的总数,RSRPn,u(s)是与波束 n和空间元素s中终端设备u相关的RSRP。应当注意,在每个空间 元素的负载对应于所述空间元素中的终端设备的数目的实施例中, U(s)对应于T(s)。在一些实施例中,RSRPn,u(s)可以特别地对 应于RSRP(与空间元素s中的波束n和终端设备u相关联),该RSRP 利用终端设备u在空间元素s中的时间平均业务负载(即,上面定义 的<Lu>)被加权。
每个第二映射可以等同地被称为第二(离散)函数。每个第二函 数特别地是预期RSRP的特定于波束的函数,以径向、俯仰角和方位 角坐标或定义空间元素的某些其他坐标集作为其变量。
在框307中,计算系统引起基于第一映射和第二映射来对所述至 少一个小区执行波束成形优化(即,波束图案优化)。波束成形优化 在这里可以具体对应于GoB优化。引起波束成形优化的执行可以对 应于提供所生成的第一映射和第二映射作为用于由另一计算设备(或 实体或单元)执行的波束成形优化的输入,或者由计算系统自身基于 第一映射和第二映射执行波束成形优化。在任一情况下,基于第一映 射和第二映射的波束成形优化的结果(即,确定为最优的一个或多个 波束)可以被用于接入节点中的波束成形。这可以通过向接入节点传 输关于所述一个或多个(最优)波束的信息来实现,该接入节点响应 于接收到所述信息,在接入节点中形成一个或多个(最优)波束并且 将它们用于分别向和/或从所述至少一个小区传输和/或接收数据分 组。具体地,如果计算系统仅包括GoB输入生成器(如关于图2A和 图2B所述),则计算系统可以将所述第一映射和第二映射传输或转 发给GoB优化器(经由信令接口),该GoB优化器在接收到所述第 一映射和第二映射之后基于所述第一映射和第二映射执行波束成形 优化(或者具体地是GoB优化)。在一些实施例中,计算系统可以 包括执行波束成形优化的GoB优化器。在任何实施例中,波束成形 优化可以使用采用业务密度和波束特定RSRP数据的任何已知的波束 成形优化方法来执行,例如,以上概述的任何波束成形优化方法。
图4示出了根据实施例的用于计算(GoB)波束成形所需要的输 入(或输入数据)并且根据所述输入引起波束成形优化的更详细的过 程。图4所示的过程可以在与GoB输入生成器或GoB输入生成器和 SG设立设备的组合相对应的计算设备或系统中被执行。具体地,该 过程可以由专用计算平台200的GoB输入生成器202以及可选地由 所述专用计算平台200的SG设立设备201执行,如图2A所示。替 代地,该过程可以由接入节点220中的GoB输入生成器222以及可 选地由所述接入节点220中的SG设立设备221执行,如图2B所示。 替代地,该过程可以由接入节点(或者具体地,图2B的接入节点220) 执行。与之前的图3一样,为简便起见,执行图4的过程的实体简被 称为计算系统。
参考图4,在框401中,首先,计算系统在计算系统的存储器中 维护关于位于由接入节点服务的至少一个小区中的一个或多个终端 设备的信息、覆盖所述至少一个小区的波束字典、以及关于覆盖所述 至少一个小区并且定义多个空间元素的空间网格的信息。框401可以 完全对应于图3的框301。
图4(或具体地是其中的框402、403)提供了如何实现每个终端 设备到方位角和俯仰角坐标的映射的一个更详细的示例(与图3相 比)。在该实施例中,假定空间网格的每对方位角和俯仰角坐标与预 编码向量相关联,该预编码向量被用于将波束引导到由空间网格的所 述一对方位角和俯仰角坐标限定的指示方向。如上文中所定义的,预 编码向量可以是大小与将被用于波束成形的(m)MIMO天线中的天 线数相等的向量,预编码向量的每个元素对应于施加到馈送给(m) MIMO天线的特定天线元件和/或从其接收的信号的权重或加权因子。
为了在角域中实现映射,在框402中,首先,计算系统针对所述 至少一个小区中的一个或多个终端设备中的每个终端设备,基于探测 参考信号的测量来确定与所述终端设备的主信道方向相对应的信道 响应(即,信道响应向量)。在此假定关于探测参考信号的测量的信 息被维护在存储器中。信道响应(或信道响应向量)可以对应于信道 的主特征方向。信道响应可以是信道协方差矩阵的主特征向量(根据 以下给出的任何定义来定义)。
由于在SRS过程中使用的预编码方案并且特别是在预编码方案 中的角度采样可能未必与空间网格完全匹配,因此计算系统可能有必 要标识针对空间网格而定义的最接近与SRS过程相关联的预编码向 量的预编码向量。因此,在框403中,计算系统通过将与主信道方向 相对应的信道响应与关联于空间网格的预编码向量进行比较,针对每 个终端设备确定与主信道方向最佳匹配的空间网格的一对方位角和 俯仰角坐标。
在一些实施例中,框403中的确定可以通过首先针对与终端设备 的主信道方向相对应的每个信道响应,确定与空间网格相关联的所有 预编码向量中提供与对应于主信道方向的信道响应的最接近匹配的 最优预编码向量来实现。具体地,最优预编码向量可以是与对应于终 端设备的主信道方向的信道响应和所述(最优)预编码向量的差值的 范数的最小值相对应的预编码向量。换言之,最优预编码向量是满足 下式的预编码向量
其中PSRS,u是与终端设备u的主信道方向(或信道的主特征方向)相 对应的信道响应(根据SRS测量确定),i和j是分别与方位角坐标 和俯仰角坐标值相对应的索引(范围i=1.2,...,I和j=1,2,...,j),vi,j是与空间网格相关联的预编码向量,||·||表示范数(例如,欧几里得 范数)。基于最优预编码向量,计算系统也在框404中基于最优预编 码向量针对终端设备确定空间网格的一对方位角和俯仰角坐标。i和j 的每个索引都可以直接映射到方位角或俯仰角坐标值(例如,i=1对 应于i=2对应于i=3对应于以此类推)。
其中H是共轭转置运算符。
在一些实施例中,框403中的比较(或搜索)可以在空间网格的 一组缩小的空间元素上被执行。所述一组缩小的空间元素可以具体地 仅覆盖服务波束的方位角和俯仰角范围(如波束字典中所定义的)。 在一些实施例中,空间网格的该组缩小的空间元素可以仅在方位角方 向和俯仰角方向中的一个方向上被限制。
PSRS,u仅对应于信道的主特征方向,并且因此没有考虑所有信道 方向。为了考虑所有信道方向,可以计算针对每个终端设备u的信道 矩阵HSRS,u。信道矩阵HSRS,u定义了MIMO系统中的接入节点与终 端设备u之间的(无线电)信道,不包括该信道中的任何噪声。信道 矩阵是Nt×Nr矩阵,其中Nt是终端设备处的传输天线的数目,并且 Nr是接入节点处的接收天线的数目。值得注意的是,如果终端设备 中的传输天线的数目为1(即,Nt=1),则矩阵HSRS,u对应于1×Nr向 量HSRS,u。如上所述,信道的协方差矩阵(或者在此具体地是信道的 瞬时协方差矩阵)可以被如下计算
Cu=HSRS,u HHSRs,u。
由于HSRS,u是来自SRS传输的瞬时测量,因此基于它计算的方位 角和俯仰角坐标(如关于框402、403讨论的)可以被噪声破坏。为 了克服该问题,在一些实施例中,与所述至少一个小区的SRS的测量 的(长期)统计信息相对应的长期协方差矩阵(即,无线电测量的历 史结果,或者具体地是维护在数据库中的SRS测量的历史结果)可以 在针对每个终端设备计算与最优预编码向量相对应的索引和时 被采用。SRS的测量的统计信息可以对应于某个预定义时段或时间范 围。可以使用下式针对终端设备u计算(基于信道统计的)信道协方 差矩阵Cu
Cu=E(HSRS,u HHSRS,u),
其中E表示其变量的预期值,HSRS,u是指示基于探测参考信号的多次 测量而计算的终端设备u的信道的长期统计分布的随机变量(信道) 矩阵(即,基于探测参考信号的测量的长期统计信息)。无论信道协 方差矩阵Cu是长期平均还是瞬时协方差,都可以根据下式基于信道协 方差矩阵Cu,针对每个终端设备u,计算与最优预编码向量相对应的 索引和
在框402、403中的角度映射之后,在框404中,计算系统基于 对定时提前(TA)、到达时间(ToA)和路径损耗中的所述一项或多 项的对应测量,将一个或多个终端设备中的每个终端设备映射到空间 网格的径向坐标,类似于关于图3所述。
类似于关于图3的框303所述,在框405中,计算系统针对空间 网格的每个空间元素,至少基于在框402、403、404中执行的映射来 计算由所述至少一个小区中的一个或多个终端设备在该空间元素上 引起的负载。负载可以根据关于图3的框303描述的任何替代方案来 定义(例如,作为给定空间元素中的终端设备的数目,或者作为给定 空间元素的每个终端设备的业务负载贡献的总和)。
上面关于框403,根据一些实施例,将从每个终端设备的SRS测 量中得出的预编码向量的信道协方差矩阵Cu描述为提供用于以使噪 声最小化的方式在角域中执行映射的手段。除了该可选功能性,终端 设备的信道协方差矩阵也可以被用于计算所述终端设备的(预期的) RSRP。首先,在框406中,终端设备可以针对一个或多个终端设备 中的每个终端设备u,根据来计算信道协方差矩阵 Cu,类似于如上所述。显然,如果已经结合用于在角域中执行映射 的框403计算了信道协方差矩阵,则不必重复所述动作。
然后,在框407中,计算系统针对波束字典(U={Wn;n=1...N}) 中的波束n与一个或多个终端设备中的终端设备u的每个组合,如下 计算RSRP
其中Wn是波束n的预编码向量,所述波束n的预编码向量在波束字 典中被定义。上面的等式可以用另一种形式写成
其中Pu,n是其信道估计在波束字典U中的波束n的预编码向量Wn上 的投影,即Pu,n=HSRS,uWn,其中Hsrs,u是来自终端设备u的SRS传输 的信道估计(即,信道矩阵)。
关于框408、409、410描述的后续动作可以如关于图3的框305、 306、307描述的那样执行。简而言之,计算系统在框408中,至少基 于针对每个空间元素的由一个或多个终端设备引起的负载(以及由一 个或多个终端设备针对空间网格的所有空间元素引起的总负载)来计 算所述至少一个小区中的业务的预期空间分布的第一映射,并且在框 409中,通过针对一个或多个终端设备上的波束的RSRP的值(在框 407中计算)求平均来针对波束字典中的每个波束计算预期RSRP的 第二映射。最终,在框410中,计算设备引起基于第一映射和第二映 射针对所述至少一个小区执行波束成形(或者特别是GoB)优化(并 且随后根据波束成形优化的结果在接入节点中进行波束成形)。
如图2A和图2B所示,根据实施例的GoB输入生成器(和SG 设立设备)的输入(即,第一映射和第二映射)的生成可以在专用计 算平台和/或接入节点中实现。图5示出了根据实施例的信令图,其示 出了用于GoB输入生成以及随后的波束成形优化和波束成形的示例性过程。图5所示的系统可以具体对应于图2A的系统。因此,图5 的SG设立设备、GoB输入生成器和GoB优化器可以被包括在专用计 算平台中(其可以位于例如边缘云中)。SG设立设备、GoB输入生 成器和GoB优化器中的每个可以对应一个或多个服务器。结合图3 和图4的实施例使用的术语“计算系统”在这里可以对应于GoB输 入生成器、或GoB输入生成器和SG设立设备的组合、或者甚至是 GoB输入生成器、SG设立设备和GoB优化器的组合。
参考图5,在框501中,SG设立设备(例如,边缘云中的服务器) 建立(或生成)覆盖由接入节点(即,图5所示的接入节点)服务的 至少一个小区并且定义多个空间元素的空间网格。空间网格可以如关 于图3的框301所描述的那样定义。例如,空间网格可以具体地使用 球坐标系。为了能够建立空间网格,SG设立设备可以在存储器中维 护关于接入节点的信息,所述信息包括例如关于由接入节点服务的所 述至少一个小区、所述至少一个小区的这样的覆盖区域的信息。此外, SG设立设备可以在存储器中包括波束字典和关于所述至少一个小区 中的终端设备的信息,至少包括关于所述至少一个小区中的终端设备 的到达时间和/或定时提前的测量的信息。替代地,任何前述信息可以 被维护在可以由SG设立设备以及可能还有GoB输入生成器接入的数 据库(例如,边缘云数据库)中。
在一些实施例中,空间网格可以在框501中被建立,以便满足以 下约束中的一个或多个约束:
·空间网格在方位角和俯仰角维度上的网格间隔小于(或替代地 小于或等于)波束字典中的波束的最小波束宽度。
·空间网格在径向维度上的网格间隔小于(或替代地小于或等于) 由所述至少一个小区中的所测量的到达时间或定时提前而限定 的最小可分辨距离(即,长度分辨率)。
网格间隔可以等同地被称为分辨率(即,最小可分辨距离)。此 外,空间网格可以在框501中被建立,使得其提供三维空间中的业务 和无线电环境的完整表示(没有任何孔间隙或孔)。
在一些实施例中,空间网格可以在框501中被建立,以使得空间 网格在径向维度上的分辨率(或网格间隔)未被均匀地量化。
作为框501的建立过程的一部分,SG设立设备可以针对方位角 和俯仰角平面中的空间网格的每个元素(即,针对通过一对或(i,j) 而限定的每个角元素)生成与由方位角和俯仰角平面中的空间网格的 该元素限定的指示方向相对应的预编码向量vi,j。除了空间网格本身, 预编码向量vi,j的生成可以基于在SG设立设备的存储器中或在SG设 立设备可接入的数据库中维护的波束字典。在一些实施例中,生成预 编码向量的过程可以改为由GoB输入生成器来执行。
SG设立设备在消息502中经由两个实体之间的信令接口向GoB 输入生成器传输关于空间网格的信息(可能包括任何相关联的预编码 向量)。响应于在框503中接收到关于空间网格的所述信息,GoB输 入生成器也在框503中将所接收的信息存储到其存储器中。如果采用 了由SG设立设备和GoB输入生成器两者可接入的联合数据库,则 SG设立设备可以仅将关于空间网格的信息存储到所述联合数据库, 并且随后GoB输入生成器可以从那里接入所述信息。
在框504中,接入节点执行与所述至少一个小区中的一个或多个 终端设备(典型地是多个终端设备)的无线电测量。所述无线电测量 可以包括例如SRS、ToA、TA和路径损耗中的一项或多项的测量。 然后,在框505中,接入节点基于在框504中执行的无线电测量(或者具体地是SRS测量),针对所述至少一个小区中的每个终端设备u 计算信道协方差矩阵Cu。信道协方差矩阵可以是如关于图4所描述的 那样计算。具体地,等式Cu=E(HSRS,u HHSRS,u)可以被用于该计算。
尽管信道协方差矩阵的计算可以以与关于图4所述相同的方式来 执行,但是与图4的实施例相比,执行计算的实体明显不同。在图4 的实施例中,计算系统(包括GoB输入生成器和可选的SG设立设备) 基于从接入节点接收的关于无线电测量的信息来执行信道协方差矩 阵的计算。另一方面,在图5中,协方差矩阵的计算由接入节点基于 其无线电测量来执行。在又一实施例中(图5中未示出),信道协方 差矩阵的计算可以由在接入节点之上并且经由信令接口连接到接入 节点的专用服务器,基于在框504中得出的并且由接入节点提供给专 用服务器的无线电测量结果来执行。
在框505中计算信道协方差矩阵之后,接入节点在消息506中经 由信令接口向边缘云(具体地,至少向GoB输入生成器)传输关于 涉及所述至少一个小区中的一个或多个终端设备的无线电测量结果 的信息以及基于所述无线电测量结果而计算的一个或多个终端设备 的信道协方差矩阵。在一些实施例中,关于无线电测量结果的信息和 信道协方差矩阵可以在不同的消息中并且可能在不同的被时间传输。 响应于接收到关于无线电测量结果的信息,GoB输入生成器可以将所 接收的信息存储到GoB输入生成器的存储器。
可以周期性地重复执行框504中的无线电测量、框505中的协方 差矩阵的相应计算、以及它们在消息506中向专用计算平台(即,至 少向GoB输入生成器)的报告。关于元素501至503和元素504至 507所描述的动作可以以任何顺序(例如,框504至507在框501至503之前)或彼此并行地被执行。在一些实施例中,关于无线电测量 结果的信息(在消息506中被传输)也可以被传输给SG设立设备。
在图5中,除了在框503、507中存储到存储器中的信息,GoB 输入生成器还可以在存储器中维护关于位于由接入节点服务的所述 至少一个小区中的一个或多个终端设备的另外的信息(例如,较早的 无线电测量的结果)和覆盖所述至少一个小区的波束字典。基于存储 到其存储器中的信息,GoB输入生成器可以在框508中生成用于GoB 优化器的输入(即,所述至少一个小区中的业务的预期空间分布的第 一映射和预期RSRP的波束特定的第二映射),如关于上述实施例中 的任何实施例所述。具体地,GoB输入生成可以通过执行图3的框 301至306或图4的框401至405和框407至409或图3和图4的所 述框的任何可行组合来执行。
在框508中由GoB输入生成器计算所述至少一个小区中的业务 的预期空间分布的第一映射和预期RSRP的波束特定的第二映射之 后,GoB输入生成器在消息509中经由GoB输入生成器与GoB优化 器之间的信令接口向GoB优化器传输第一映射和第二映射(即,输入)。
响应于在框510中接收到第一映射和第二映射,GoB优化器通过 在框510中计算在波束字典中所定义的波束中用于基于第一映射和第 二映射来处理所述至少一个小区中的业务的一个或多个最优波束来 执行波束成形优化。该计算可以根据任何已知的波束成形方案来执 行。因此,GoB优化器在消息511中经由GoB优化器与接入节点之 间的信令接口向接入节点传输关于一个或多个最优波束的信息。在框 512中接收到关于一个或多个最优波束的信息之后,在框512中,接 入节点使用其(m)MIMO天线和相关联的控制电路系统形成一个或 多个最优波束,并且采用所述最优波束来处理由接入节点服务的所述 至少一个小区中的业务。
图6示出了根据实施例的另一信令图,其示出了用于GoB输入生 成和随后的波束成形的示例性过程。图6所示的系统可以具体地对应 于图2B的系统。因此,图6的SG设立设备和GoB输入生成器可以 被包括在接入节点中,并且图6的GoB优化器可以被包括在外部计算平台中。结合图3和图4的实施例而使用的术语“计算系统”在这 里也可以对应于GoB输入生成器或GoB输入生成器和SG设立设备 的组合。术语“传统接入节点架构”在图6中仅被用于指示不是由接 入节点的GoB输入生成器和SG设立设备执行而是由常规接入节点电 路系统或单元执行的接入节点功能性。该术语不旨在将接入节点限制 为特定代的接入节点。传统接入节点架构可以对应于例如图1的接入 节点104。
在图6中执行的动作在很大程度上对应于关于图5所述的动作。 所示出的示例性实施例之间的差异主要在于,哪个实体执行这些过程 以及如何布置不同实体之间的信令。
参考图6,在框601中建立空间网格可以对应于如关于框501所 述的建立。唯一的不同可以是,在图5中,SG设立设备位于接入节 点中,并且因此它可以能够直接接入关于由接入节点执行的无线电测 量(例如,SRS测量)的结果的任何信息。如上所述,无线电测量的某些所述结果(即,SRS测量的结果)也可以被用于建立空间网格。 在建立空间网格之后,SG设立设备在框602中将关于空间网格的信 息(可选地还包括相关联的预编码向量)存储到接入节点的存储器。 接入点的所述存储器不仅可以由SG设立设备接入,而且可以由GoB 输入生成器(以及接入节点的其他子单元)接入。
框603中的无线电测量的执行也可以如关于图5所述(即,图5 的框504)来执行。在框604中,将无线电测量的结果存储到接入节 点的存储器中。在一些实施例中,信道协方差矩阵也可以如框505中 所述由接入节点计算,并且随后被存储到接入节点的存储器(图6中未示出)。替代地,在框605中可以包括协方差矩阵的所述计算(以 及可能的存储)。
由接入节点的GoB输入生成器在框605中执行的GoB输入生成 可以大体上如关于图5的框508所述的那样执行(不同之处在于,如 上所述在框605中可能包括协方差矩阵计算)。同样在此,GoB输入 生成器可以在框605的计算中采用被存储到接入节点的存储器(即, 接入节点的所有单元可接入的存储器)的信息。此外,与元素606至 609有关的动作也可以分别对应于与框509至512有关的动作。唯一 的区别是,与专用计算平台的GoB输入生成器、专用计算平台的GoB 优化器和接入节点之间的通信相比,可以使用不同的信令接口在接入 节点的GoB输入生成器、外部计算平台的GoB优化器和“传统”接 入节点架构之间进行通信。
以上借助图3至图6描述的框、相关功能和信息交换没有绝对的 时间顺序,并且它们中的一些可以同时执行或以与给定顺序不同的顺 序执行。也可以在它们之间或在它们内部执行其他功能,并且可以发 送其他信息和/或应用其他规则。也可以省略某些框或部分框或一个或 多个信息,或者将其替换为对应框或部分框或一个或多个信息。
图7提供了至少用于生成被用于波束成形优化的输入数据(即, 如上所述的第一映射和第二映射)的装置701(即,计算系统、计算 装置或计算设备)。具体地,如上所述,图7可以示出与GoB输入 生成器(例如,图2A的GoB输入生成器202或图2B的GoB输入生 成器222)相对应的计算设备。替代地,图7可以示出与所述GoB输 入生成器以及SG设立设备(例如,图2A的SG设立设备201或图2B的SG设立设备221)和GoB优化器(例如,图2A的GoB优化 器203或图2B的GoB优化器231)中的一个或多个的组合相对应的 计算设备,如上所定义的。装置701可以是专用计算平台或专用计算 平台的一部分。所述专用计算平台可以(至少部分)位于边缘云中。 替代地,装置701可以是接入节点或接入节点的一部分或子单元。
装置701可以包括一个或多个通信控制电路系统720(诸如至少 一个处理器)以及至少一个存储器730,至少一个存储器730包括至 少一个算法731,诸如计算机程序代码(软件),其中至少一个存储 器和计算机程序代码(软件)被配置为与至少一个处理器一起使该装 置分别执行装置(即,计算系统)的示例性功能形中的任何一个。所 述至少一个存储器730还可以包括至少一个数据库732。
参考图7,一个或多个通信控制电路系统720至少包括GoB输入 生成电路系统721,GoB输入生成电路系统721被配置为生成用于执 行波束成形优化所需要的输入(即,计算至少一个小区中的业务的预 期空间分布的第一映射和预期RSRP的波束特定的第二映射),并且 引起使用所述输入进行波束成形优化。为此,GoB输入生成电路系统 721被配置为使用一个或多个个体电路系统借助于图3、图4、图5 的框503、507、508、509、509、以及图6的框605、606中的任何一 个来执行上述功能性中的至少一些。
在一些实施例中,一个或多个通信控制电路系统720还可以包括 用于分别执行关于上述SG设立设备和/或GoB优化器所描述的动作 的SG设立电路系统和/或GoB输入电路系统(图7中未示出)。例 如,SG设立电路系统可以被配置为使用一个或多个个体电路系统借助于图5的框501、502和图6的框601、602中的任何框来执行上述 功能性中的至少一些。例如,GoB优化器电路系统可以被配置为使用 一个或多个个体电路系统借助于图5的框510、511和图6的框607、 608中的任框来执行上述功能性中的至少一些。
参考图7,存储器730可以使用任何合适的数据存储技术来实现, 诸如基于半导体的存储器设备、闪存、磁存储器设备和系统、光学存 储其设备和系统、固定存储器和可移动存储器。
参考图7,装置701还可以包括不同接口710,诸如一个或多个 信令接口(TX/RX),该接口包括用于根据一种或多种通信协议来实 现通信连接性的硬件和/或软件。具体地,一个或多个信令接口710 可以包括例如提供与一个或多个接入节点(或其中的子单元)、一个 或多个(外部)计算设备(诸如(专用)计算平台)、一个或多个(辅 助)服务器和/或边缘云中的一个或多个元件或设备的连接的接口。例 如,一个或多个信令接口710可以向装置提供通信能力以在蜂窝或无 线通信系统中进行通信(可能经由一个或多个计算设备,诸如接入节 点),接入因特网和无线通信网络的核心网,和/或启用用户设备(终 端设备)与不同网络节点或元件之间的通信。一个或多个信令接口710 可以包括标准的公知组件,诸如由对应控制单元控制的放大器、滤波 器、频率转换器、(解)调制器和编码器/解码器电路系统、以及一个 或多个天线。
如在本申请中使用的,术语“电路系统”可以是指以下中的一个 或多个或全部:(a)仅硬件的电路实现,诸如仅在模拟和/或数字电 路系统中的实现,以及(b)硬件电路和软件(和/或固件)的组合, 诸如(如适用):(i)(多个)模拟和/或数字硬件电路与软件/固件的组合,以及(ii)具有软件的(多个)硬件处理器的任何部分,包 括(多个)数字信号处理器、软件和(多个)存储器,它们一起工作 以使起诸如终端设备或接入节点等装置执行各种功能,以及(c)需 要软件(例如,固件)才能操作的(多个)硬件电路(多个)和处理 器(诸如(多个)微处理器或(多个)微处理器的一部分),但是在 不需要操作时该软件可以不存在。“电路系统”的这一定义适用于该 术语在本申请中的所有用法,包括在任何权利要求中。作为另外的示 例,如在本申请中使用的,术语“电路系统”还涵盖仅硬件电路或处 理器(或多个处理器)或硬件电路或处理器的一部分及其(或它们的) 随附软件和/或固件的实现。术语“电路系统”还涵盖(例如,如果适 用于特定权利要求的元素)用于接入节点或终端设备或其他计算或网 络设备的基带集成电路。
在一个实施例中,结合图3至图6描述的至少一些过程可以由包 括用于执行至少一些所述过程的对应部件的装置来执行。用于执行过 程的一些示例部件可以包括以下中的至少一项:检测器、处理器(包 括双核和多核处理器)、数字信号处理器、控制器、接收器、传输器、 编码器、解码器、存储器、RAM、ROM、软件、固件、显示器、用 户接口、显示电路系统、用户接口电路系统、用户接口软件、显示软 件、电路、天线、天线电路系统、和电路系统。在一个实施例中,至 少一个处理器、存储器和计算机程序代码形成处理部件,或包括用于 执行根据图3至图6或其操作的实施例中的任何一个实施例的一个或 多个操作的一个或多个计算机程序代码部分。
如上所述的实施例也可以以由计算机程序或其部分限定的计算 机过程的形式来执行。结合图3至图6描述的方法的实施例可以通过 执行包括对应指令的计算机程序的至少一部分来执行。该计算机程序 可以被提供作为包括存储在其上的程序指令的计算机可读介质,或者 被提供作为包括存储在其上的程序指令的非瞬态计算机可读介质。该 计算机程序可以是源代码形式、目标代码形式或某种中间形式,并且 可以被存储在某种载体中,该载体可以是能够承载该程序的任何实体 或设备。例如,计算机程序可以被存储在计算机或处理器可读的计算 机程序分发介质上。计算机程序介质可以是例如但不限于记录介质、 计算机存储器、只读存储器、电载波信号、电信信号和软件分发包。 计算机程序介质可以是非瞬态介质。用于执行所示和所述的实施例的 软件的编码完全在本领域普通技术人员的范围内。
即使以上已经参考根据附图的示例描述了实施例,但是显然,实 施例不限于此,而是可以在所附权利要求的范围内以若干方式进行修 改。因此,所有的词语和表达应当被宽泛地解释,并且它们旨在说明 而不是限制实施例。针对本领域技术人员将很清楚的是,随着技术的 进步,本发明构思可以以各种方式来实现。此外,针对本领域技术人 员而言清楚的是,所描述的实施例可以而非必须以各种方式与其他实 施例组合。
Claims (21)
1.一种计算系统,包括用于执行以下项的部件:
在存储器中维护关于位于由接入节点服务的至少一个小区中的一个或多个终端设备的信息、定义覆盖所述至少一个小区的波束的波束字典、以及关于覆盖所述至少一个小区并且定义多个空间元素的空间网格的信息,其中关于所述一个或多个终端设备的所述信息针对每个终端设备至少包括,使用在所述波束字典中所定义的一个或多个波束的、涉及对应终端设备和所述接入节点的无线电测量的结果;
基于所述一个或多个终端设备的无线电测量的最新结果,将所述一个或多个终端设备中的每个终端设备映射到所述空间网格;
针对所述空间网格的每个空间元素,至少基于所述映射来计算由所述一个或多个终端设备引起的负载;
针对在所述波束字典中所定义的波束和所述一个或多个终端设备中的终端设备的每个组合,基于针对所述对应终端设备的所述无线电测量的结果来评估参考信号接收功率RSRP,其中针对在所述波束字典中所定义的所述波束、在所述RSRP的所述评估中所涉及的每个终端设备的无线电测量,仅使用所述波束的子集被执行;
至少基于针对每个空间元素的由所述一个或多个终端设备引起的所述负载,来计算所述至少一个小区中的业务的预期空间分布的第一映射;
针对所述波束字典中的每个波束,基于针对对应波束的所述RSRP的值来计算所述至少一个小区中的预期RSRP的第二映射;以及
引起基于所述第一映射和所述第二映射来执行用于所述至少一个小区的波束成形优化。
2.根据权利要求1所述的计算系统,其中基于所述第一映射和所述第二映射的所述波束成形优化的结果被用于所述接入节点中的波束成形。
3.根据权利要求1或2所述的计算系统,其中所述部件被配置为通过在所述空间网格的每个空间元素中针对所述一个或多个终端设备上的对应波束的所述RSRP的值求平均,来执行每个预期RSRP的第二映射的计算。
4.根据权利要求1或2所述的计算系统,其中关于所述一个或多个终端设备的所述信息针对每个终端设备包括:仅使用在所述波束字典中所定义的所述波束的子集而被测量的无线电测量的最新结果、以及可选地使用在所述波束字典中所定义的一个或多个波束而被测量的无线电测量的历史结果。
5.根据权利要求1所述的计算系统,其中所述空间网格使用球坐标系。
6.根据权利要求5所述的计算系统,其中所述部件还被配置为执行:
执行以下中的一项:
建立所述空间网格,以及
经由信令接口从计算设备接收关于所述空间网格的信息,以用于建立所述空间网格;以及
将关于所述空间网格的所述信息存储到所述存储器。
7.根据权利要求6所述的计算系统,其中涉及所述一个或多个终端设备的所述无线电测量至少包括探测参考信号SRS的测量、以及以下中的一项或多项的测量:定时提前TA、到达时间ToA和路径损耗。
8.根据权利要求7所述的计算系统,其中将所述一个或多个终端设备中的每个终端设备映射到所述空间网格包括:
基于所述SRS的对应测量,来将所述一个或多个终端设备中的每个终端设备映射到所述空间网格的一对方位角和俯仰角坐标;以及
基于所述TA、所述ToA和所述路径损耗中的所述一项或多项的对应测量,来将所述一个或多个终端设备中的每个终端设备映射到所述空间网格的径向坐标。
9.根据权利要求8所述的计算系统,其中所述空间网格的每对方位角和俯仰角坐标关联于与由所述空间网格的所述一对方位角和俯仰角坐标定义的方向相对应的预编码向量,将所述一个或多个终端设备中的每个终端设备映射到所述一对方位角和俯仰角坐标包括针对所述一个或多个终端设备中的每个终端设备执行:
基于所述探测参考信号的所述测量,针对终端设备确定与主信道方向相对应的信道响应;以及
通过将与所述主信道方向相对应的信道响应与关联于所述空间网格的预编码向量进行比较,针对所述终端设备确定所述空间网格中的与所述主信道方向最佳匹配的所述一对方位角和俯仰角坐标。
10.根据权利要求9所述的计算系统,其中所述部件被配置为将与所述主信道方向相对应的信道响应与预编码向量进行的比较限制为覆盖所述波束字典中所定义的服务波束的方位角和俯仰角范围。
12.根据权利要求9或10所述的计算系统,其中通过将与所述主信道方向相对应的所述信道响应与关联于所述空间网格的预编码向量进行比较,针对每个终端设备确定与所述主信道方向最佳匹配的所述一对方位角和俯仰角坐标,包括:
基于被维护在所述存储器中的预定义时段上的所述SRS的测量的统计信息,针对每个终端设备u计算信道协方差矩阵Cu,或者
经由所述计算系统与所述接入节点之间的信令接口,针对每个终端设备u从所述接入节点接收信道协方差矩阵Cu;以及
其中H是共轭转置运算符,vi,j是与具有方位角索引i和俯仰角索引j的所述空间网格相关联的预编码向量,每个索引i对应于所述空间网格的方位角并且每个索引j对应于所述空间网格的俯仰角。
14.根据权利要求1、2和5至10中任一项所述的计算系统,其中针对每个空间元素计算所述负载包括:
针对所述空间网格的空间元素s中的每个终端设备,根据第一定义T(s):=T(s)+1和第二定义T(s):=T(s)+<Lu>中的一个定义来调节针对所述空间元素的所述负载,其中T(s)是针对所述空间网格的所述空间元素s的、由所述一个或多个终端引起的所述负载,Lu是被分发给空间元素s中的终端设备u的业务负载,以及<.>表示随着滑动时间窗口的时间平均。
16.根据权利要求1、2和5至10中任一项所述的计算系统,其中所述计算系统包括与所述接入节点的无线电接入网相关联的专用计算平台的一个或多个服务器,引起基于所述第一映射和所述第二映射来执行用于所述至少一个小区的所述波束成形优化包括:
使用所述边缘云中的所述一个或多个服务器基于所述第一映射和所述第二映射来执行用于所述至少一个小区的波束成形优化,以确定所述波束字典中所定义的所述波束中的一个或多个最优波束,并且向所述接入节点传输关于所述一个或多个最优波束的信息以用于形成所述一个或多个最优波束;或者
经由所述一个或多个服务器与所述专用计算平台或另一计算平台中的辅服务器之间的信令接口向所述辅服务器传输所述第一映射和所述第二映射,其中所述辅服务器被配置为基于所述第一映射和所述第二映射来执行波束成形优化,以确定所述波束字典中所定义的所述波束中的一个或多个最优波束,并且向所述接入节点传输关于所述一个或多个最优波束的信息以用于形成所述一个或多个最优波束。
17.根据权利要求16所述的计算系统,其中所述专用计算平台部分或全部地位于用于所述接入节点的所述无线接入网的边缘云中。
18.根据权利要求1、2和5至10中任一项所述的计算系统,其中所述计算系统被包括在所述接入节点中,引起基于所述第一映射和所述第二映射来执行用于所述至少一个小区的所述波束成形优化包括:
经由所述接入节点与在所述接入节点外部的计算平台之间的信令接口向所述计算平台传输所述第一映射和所述第二映射,其中所述计算平台被配置为基于所述第一映射和所述第二映射来执行波束成形优化,以确定所述波束字典中所定义的所述波束中的一个或多个最优波束,并且向所述接入节点传输关于所述一个或多个最优波束的信息以用于形成所述一个或多个最优波束。
19.根据权利要求1、2和5至10中任一项所述的计算系统,其中所述部件包括:
至少一个处理器;以及
包括计算机程序代码的至少一个存储器,所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与至少一个处理器一起引起所述计算系统的所述执行。
20.一种通信方法,包括:
在存储器中维护关于位于由接入节点服务的至少一个小区中的一个或多个终端设备的信息、定义覆盖所述至少一个小区的波束的波束字典、以及关于覆盖所述至少一个小区并且定义多个空间元素的空间网格的信息,其中关于所述一个或多个终端设备的所述信息针对每个终端设备至少包括使用在所述波束字典中所定义的一个或多个波束的、涉及对应终端设备和所述接入节点的无线电测量的结果;
基于所述一个或多个终端设备的无线电测量的最新结果,将所述一个或多个终端设备中的每个终端设备映射到所述空间网格;
针对所述空间网格的每个空间元素,至少基于所述映射来计算由所述一个或多个终端设备引起的负载;
针对在所述波束字典中所定义的波束和所述一个或多个终端设备中的终端设备的每个组合,基于针对所述对应终端设备的所述无线电测量的结果来评估参考信号接收功率RSRP,其中针对在所述波束字典中所定义的所述波束,在所述RSRP的所述评估中所涉及的每个终端设备的无线电测量仅使用所述波束的子集被执行;
至少基于针对每个空间元素的由所述一个或多个终端设备引起的所述负载,来计算所述至少一个小区中的业务的预期空间分布的第一映射;
针对所述波束字典中的每个波束,基于针对对应波束的所述RSRP的值来计算所述至少一个小区中的预期RSRP的第二映射;以及
引起基于所述第一映射和所述第二映射来执行用于所述至少一个小区的波束成形优化。
21.一种计算机可读介质,包括存储在其上的程序指令,所述程序指令用于至少执行:
在存储器中维护关于位于由接入节点服务的至少一个小区中的一个或多个终端设备的信息、定义覆盖所述至少一个小区的波束的波束字典、以及关于覆盖所述至少一个小区并且定义多个空间元素的空间网格的信息,其中关于所述一个或多个终端设备的所述信息针对每个终端设备至少包括使用在所述波束字典中所定义的一个或多个波束的、涉及对应终端设备和所述接入节点的无线电测量的结果;
基于所述一个或多个终端设备的无线电测量的最新结果,将由接入节点服务的至少一个小区中的一个或多个终端设备中的每个终端设备映射到空间网格,其中所述空间网格覆盖所述至少一个小区并且定义多个空间元素;
针对所述空间网格的每个空间元素,至少基于所述映射来计算由所述一个或多个终端设备引起的负载;
针对在波束字典中所定义的波束和所述一个或多个终端设备中的终端设备的每个组合,基于针对所述对应终端设备的所述无线电测量的结果来评估参考信号接收功率RSRP,其中所述波束字典的波束覆盖所述至少一个小区,并且针对在所述波束字典中所定义的所述波束、在所述RSRP的所述评估中所涉及的每个终端设备的无线电测量仅使用所述波束的子集被执行;
至少基于针对每个空间元素由所述一个或多个终端设备引起的所述负载,来计算所述至少一个小区中的业务的预期空间分布的第一映射;
针对所述波束字典中的每个波束,基于针对对应波束的所述RSRP的值来计算所述至少一个小区中的预期RSRP的第二映射;以及
引起基于所述第一映射和所述第二映射来执行用于所述至少一个小区的波束成形优化。
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