CN112953611A

CN112953611A - 优化用户设备与基站之间的无线信道的设备和方法

Info

Publication number: CN112953611A
Application number: CN202110428935.XA
Authority: CN
Inventors: E·本特松; O·艾德福斯
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2021-06-11
Also published as: CN107431516B; EP3278465A1; CN107431516A; US9967015B2; WO2016155770A1; US20160294461A1

Abstract

本发明致力于用于优化用户设备与基站之间的无线信道的设备和方法。示例性方法包括：指示UE从该UE的第一天线发送第一导频信号，并且从该UE的第二天线发送第二导频信号(410)；估计第一天线的第一无线信道h₁和第二天线的第二无线信道h₂(420)；限定用于第一无线信道h₁的第一滤波器的第一参数以及用于第二无线信道h₂的第二滤波器的第二参数(430)；以及将第一参数和第二参数发送给UE(440)。

Description

优化用户设备与基站之间的无线信道的设备和方法

本申请是原案申请号为201580078216.2的发明专利申请(国际申请号：PCT/EP2015/056879，申请日：2015年03月30日，发明名称：优化用户设备与基站之间的无线信道的设备和方法)的分案申请。

技术领域

本发明涉及优化用户设备与基站之间的无线信道的设备和方法。

背景技术

天线分集是指使用两个或更多个天线来改进基站(“BS”)与用户设备(“UE”)之间的无线链路的质量。当多输入多输出(“MIMO”)系统的阶数(即，天线数)增加时，在多个天线当中选择使用哪一天线以用于优化UE与BS之间的无线链路或连接可能不那么简单。本发明致力于实现这样的选择。

发明内容

本发明的实施方式致力于用于优化用户设备与基站之间的无线信道的系统、方法和计算机程序产品。一种用于优化用户设备和基站之间的无线信道的方法包括：指示所述UE从该UE的第一天线发送第一导频信号，并且从该UE的第二天线发送第二导频信号；估计第一天线的第一无线信道和第二天线的第二无线信道；限定用于第一无线信道的第一滤波器的第一参数以及用于第二无线信道的第二滤波器的第二参数；以及将第一参数和第二参数发送给所述UE。

在一些实施方式中，第一参数或第二参数包括与第一天线和第二天线关联的幅度平衡或相位偏移中的至少一个。

在一些实施方式中，按照预定速率来估计第一无线信道或第二无线信道。

在一些实施方式中，第一天线或第二天线处的输出信号基于与第一天线和第二天线关联的幅度平衡和相位偏移。

在一些实施方式中，第一无线信道或第二无线信道用于上行链路(“UL”)或下行链路(“DL”)传输二者。

在一些实施方式中，第一导频信号的多径分量的第一到达角(“AoA”)基本上等于第二导频信号的多径分量的第二AoA。

在一些实施方式中，BS与UE共享与第一无线信道或第二无线信道中的至少一个关联的信道状态信息(“CSI”)，使得UE在该UE选择的时间探测第一天线或第二天线中的至少一个。

在一些实施方式中，提供了一种用于优化用户设备与基站之间的无线信道的设备。该设备包括存储器；处理器；以及存储在所述存储器中的模块，该模块可由所述处理器执行，并且被配置用于指示UE从该UE的第一天线发送第一导频信号，并且从该UE的第二天线发送第二导频信号；估计第一天线的第一无线信道和第二天线的第二无线信道；限定用于第一无线信道的第一滤波器的第一参数以及用于第二无线信道的第二滤波器的第二参数；以及将第一参数和第二参数发送给UE。在一些实施方式中，UE在该UE选择的时间使用第一CSI或第二CSI中的至少一个来探测第一天线或第二天线中的至少一个。

在一些实施方式中，提供了一种用于优化用户设备与基站之间的无线信道的计算机程序产品。该计算机程序产品包括非暂时性计算机可读介质，其包括一组代码，所述代码用于使得计算机执行：指示UE从该UE的第一天线发送第一导频信号，并且从该UE的第二天线发送第二导频信号；估计第一天线的第一无线信道和第二天线的第二无线信道；限定用于第一无线信道的第一滤波器的第一参数以及用于第二无线信道的第二滤波器的第二参数；以及将第一参数和第二参数发送给UE。

在一些实施方式中，提供了一种用于优化用户设备与基站之间的无线信道的方法。该方法包括：指示UE从该UE的第一天线发送第一导频信号，并且从该UE的第二天线发送第二导频信号；以及向UE发送与第一天线关联的第一无线信道的第一信道状态信息以及与第二天线关联的第二无线信道的第二CSI信息，其中，UE使用第一CSI来估计第一无线信道并且使用第二CSI来估计第二无线信道。可提供用于执行该方法以及本文所述的任何其它方法的设备和计算机程序产品。在一些实施方式中，UE使用第一CSI或第二CSI中的至少一个来确定与第一天线和第二天线关联的幅度平衡或相位偏移中的至少一个。

在一些实施方式中，UE在该UE选择的时间使用第一CSI或第二CSI中的至少一个来探测第一天线或第二天线中的至少一个。

附图说明

已经概括地描述了本发明的实施方式，现在将参照附图，附图中：

图1示出根据本发明的一个实施方式的示例性系统环境；

图2示出根据本发明的实施方式的示例性曲线图；

图3示出根据本发明的一个实施方式的示例性系统交互；以及

图4示出根据本发明的一个实施方式的示例性方法。

具体实施方式

现在可在下文中参照附图更充分地描述本发明的实施方式，附图中示出本发明的一些实施方式，而非所有实施方式。实际上，本发明可按照许多不同的形式来具体实现，不应被解释为限于本文所阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式是为了使得本公开可满足适用的法律要求。相似的数字始终表示相似的元件。

大规模MIMO系统是未来3GPP(第3代合作伙伴计划)版本的热门候选。“大规模”MIMO是指在MIMO系统中使用多个天线(例如，等于或大于阈值数量的天线)。与MIMO系统关联的阶数是指与MIMO系统关联的天线的数量。MIMO系统包括至少一个用户设备(“UE”)和至少一个基站(“BS”)。在MIMO系统的领域内进行了大量研究，但是UE天线行为被忽视。

最近，MuMIMO(“多用户MIMO”)系统的现场测试的执行比预期糟糕。已发现从无线电信道(也被称作从UE的无线链路)至不同基站的相关性大于预期。这可通过与天线的用户交互是天线性能的主要贡献因素的观点来说明。改进性能的一个方式是通过分集。天线分集是指使用两个或更多个天线来改进BS与UE之间的无线链路的质量。本发明致力于具有两个或更多个天线的UE。

本发明不仅致力于在UE处选择天线，而且对由各个UE天线发送或接收的能量的量进行加权以便优化UE与BS之间的传输信道。为了优化的信道利用，本发明对各个天线的能量的量进行加权并且优化各个天线的相位。本发明致力于通过对UE上的天线的功率级进行加权来优化UE与BS之间的无线信道。本发明改进天线分集性能并且允许UE的开环优化。开环是指在系统的输出(例如，BS或UE)与输入(例如，UE或BS)之间不存在一个或更多个反馈环路。

本发明致力于使用从UE的多个天线发送的相同导频信号或不同导频信号。上行链路(“UL”)和下行链路(“DL”)信道二者通过在数据帧的开始处需要发送的导频信号来确定。本发明涉及基本上同时从两个或更多个天线发送相同导频信号。然后，BS将把所述两个或更多个天线解释为单个天线，并且天线的组合特性决定UE的性能。本发明使得UE能够在导频信号的传输之前改变或优化各个天线的功率级(功率比)和相对相位(延迟)。

在一些实施方式中，UE从单个天线发送导频信号，并且在这样的场景下，UE增加该天线的功率级，并且减小其它天线的功率级。BS基于导频信号来指导天线之间的能量分配。如果不存在从一天线发送的导频信号，则该天线将不接收任何信号，BS也将不监听该天线。发送不同的天线的单独的导频信号将花费系统资源，因为导频是有限资源。通过从UE的多个天线发送相同的导频信号，如果关于天线之间的功率分配和天线的相位偏移的信息可用，则可进行UE与BS之间的信道的优化使用。

本发明还使得UE可从具有不同功率级和/或不同相位的不同天线发送相同导频信号。在这样的场景下，在UL模式和DL模式二者期间需要对不同的天线应用相同的功率和相位比。在UE中组合来自两个天线的信号时，UE已知道功率和相位比。

在一些实施方式中，UE在BS的参与下对天线应用加权因子。在其它实施方式中，UE在没有来自BS的任何参与的情况下对天线应用加权因子。例如，UE可将一些功率引导至第一天线和第二天线，并且评估对UL或DL功率级的影响。通过评估影响，UE确定第一天线或第二天线是不是对导频传输的更佳选项，并且还确定如何平衡天线之间的功率级。

现在参照图1，图1呈现了示例性大规模MIMO网络。在大规模MIMO中，装置101大约每一毫秒发出导频(或导频信号)，该导频在基站103处被接收。导频可从一个或更多个天线发出。在一些情况下，第一天线发送第一导频，第二天线发送第二导频，等等。在一些情况下，从装置101发送的导频信号在被基站103接收之前可能被反射器107、108或109反射。如本文所用，导频信号也可被简称为信号或信号路径。

现在参照图2，图2呈现了三个曲线图201、202和203。在曲线图201中，100％的功率被分配给第一天线。在曲线图202中，50％的功率被分配给第一天线，并且50％的功率被分配给第二天线。在曲线图203中，70％的功率被分配给第一天线，并且30％的功率被分配给第二天线。各个曲线图指示用于UL的功率级(即，信道损失)。对天线功率级进行加权以用于导频传输的概念也可由BS用在UE的各个天线偶尔发送单独的导频的闭环中，并且BS确定当通过两个或更多个天线发送相同导频时如何对天线信道进行加权。闭环是指在系统的输出(例如，BS或UE)与输入(例如，UE或BS)之间存在一个或更多个反馈环路。

在一些实施方式中，本发明通过优化无线信道以配置大规模MIMO系统中的导频信号传输来获得用于UE与BS之间的连续传输的最佳相位偏移和幅度平衡。此优化在闭环模式下实现。在一些实施方式中，BS知道UE是多天线装置。信道估计过程包括两个步骤。BS指示UE在UE的单独的信道(不同的时隙或不同的频率)上从UE的两个或更多个不同的天线发送各个导频信号。然后，BS能够估计各个不同的天线的无线信道。BS使用与所估计的信道关联的信息来限定滤波器的参数(称作滤波器匹配处理)并且将这些参数发送回UE。在UE估计信道的实施方式中，BS与UE共享信道状态信息(“CSI”)，UE使用CSI来估计信道。UE对在导频传输和数据帧传输的数据部分二者期间要用于UL和DL二者中的连续传输的滤波器(幅度平衡或幅度比、相位偏移或延迟)进行编程。如本文所用，传输是指UE与BS之间的传输。由于滤波器的编程或优化是较慢的处理，本发明致力于按照预定速率(例如，每秒一次)实现信道估计过程。在单独的信道估计过程之间，在所有或多个UE天线上发送相同的导频信号，天线的幅度比和相位偏移基于在信道估计期间确定的信息。

现在参照图3，图3呈现了与BS 320通信的UE 310。图3还呈现了允许UE 310与BS320之间的传输的两个信道(h₁和h₂)。天线馈线处的信号之间存在根据式1的关系：

在式1中，y是两个天线场景中的各个天线处的输出信号，k是幅度平衡或幅度比，并且

是相位偏移。对于UL和DL，信道(h₁和h₂)相同，但是取决于各个天线的增益。由于天线在UE上彼此靠近，所以对于两个天线，导频信号的不同多径分量(即，回波)的到达角(“AoA”)将大体相同。

通过按照单独的导频信号来估计各个天线的各个信道，可计算最高组合信道容量的最佳幅度平衡(a)和相位偏移

在传输期间，天线信号可根据下式来组合和划分：

现在参照图4，图4呈现了优化用户设备与基站之间的无线信道的示例性方法。在框410，该方法包括指示UE从UE的第一天线发送第一导频信号，并且从UE的第二天线发送第二导频信号。在框420，该方法包括估计第一天线的第一无线信道和第二天线的第二无线信道。在框430，该方法包括限定用于第一无线信道的第一滤波器的第一参数以及用于第二无线信道的第二滤波器的第二参数。在框440，该方法包括将第一参数和第二参数发送给UE。

在一些实施方式中，第一参数或第二参数包括与第一天线和第二天线关联的幅度平衡或相位偏移中的至少一个。在一些实施方式中，按照预定速率来估计第一无线信道或第二无线信道。在一些实施方式中，第一天线或第二天线处的输出信号基于与第一天线和第二天线关联的幅度平衡和相位偏移。在一些实施方式中，第一无线信道或第二无线信道用于上行链路或下行链路传输二者。在一些实施方式中，第一导频信号的多径分量的第一到达角基本上等于第二导频信号的多径分量的第二AoA。在一些实施方式中，BS与UE共享与第一无线信道或第二无线信道中的至少一个关联的信道状态信息，使得UE在UE选择的时间探测第一天线或第二天线中的至少一个。

在一些实施方式中，提供了用于优化用户设备与基站之间的无线信道的另一方法。该方法包括：指示UE从UE的第一天线发送第一导频信号，并且从UE的第二天线发送第二导频信号；以及向UE发送与第一天线关联的第一无线信道的第一信道状态信息以及与第二天线关联的第二无线信道的第二CSI信息，其中，UE使用第一CSI来估计第一无线信道，并且使用第二CSI来估计第二无线信道。在一些实施方式中，UE使用第一CSI或第二CSI中的至少一个来估计与第一天线和第二天线关联的幅度平衡或相位偏移中的至少一个。

对于UE和/或BS，本发明不限于任何特定类型的装置。装置的示例包括移动电话或其它移动计算装置、移动电视机、膝上型计算机、智能屏幕、平板计算机或平板、便携式台式计算机、电子阅读器、扫描仪、便携式媒体装置、游戏装置、相机或其它图像拍摄装置、头戴物、护目镜、手表、带子(例如，腕带)或其它可穿戴装置、或者其它便携式计算或非计算装置。

各个UE和/或BS包括通信接口、处理器、存储器以及存储在存储器中的模块，所述模块可由处理器执行并且被配置为执行本文所描述的各种处理。本文所描述的各个通信接口允许与其它系统通信。例如，通信接口包括至少一个天线。

本文所描述的各个处理器通常包括用于实现音频、视觉和/或逻辑功能的电路。例如，处理器可包括数字信号处理器装置、微处理器装置以及各种模数转换器、数模转换器和其它支持电路。处理器所驻留的系统的控制和信号处理功能可在这些装置之间根据其相应能力来分配。处理器还可包括至少部分地基于其计算机可执行程序代码部分(可存储在例如存储器中)来操作一个或更多个软件程序的功能。

各个存储器可包括任何计算机可读介质。例如，存储器可包括易失性存储器，例如具有用于暂时存储数据的缓存区域的易失性随机存取存储器(“RAM”)。存储器也可包括非易失性存储器(可为嵌入式和/或可为可移除的)。另外地或另选地，非易失性存储器可包括EEPROM、闪速存储器等。存储器可存储系统所使用的任一条或更多条信息和数据，其驻留于系统中以实现该系统的功能。

针对本文所描述的任何实施方式描述的各种特征适用于本文所描述的任何其它实施方式。如本文所用，术语数据和信息可互换使用。尽管上面刚刚描述了本发明的许多实施方式，本发明可按照许多不同的形式来具体实现，不应被解释为限于本文所阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式是为了使得本公开将满足适用的法律要求。另外，将理解，在可能的情况下，本文所描述的和/或可以想到的本发明的任何实施方式的任何优点、特征、功能、装置和/或操作方面可被包括在本文所描述的和/或可以想到的本发明的任何其它实施方式中，和/或反之亦然。另外，在可能的情况下，本文中以单数形式表示的任何术语意在也包括复数形式，和/或反之亦然，除非明确地另外指出。如本文所用，“至少一个”将意指“一个或更多个”，这些短语旨在为可互换的。因此，即使本文中也使用短语“至少一个”或“一个或更多个”，冠词术语将意指“至少一个”或“一个或更多个”。相似的数字始终表示相似的元件。

本领域普通技术人员鉴于本公开将理解，本发明可包括和/或被具体实现为设备(包括例如系统、机器、装置、计算机程序产品等)、方法(包括例如商业方法、计算机实现的处理等)、或者其任何组合。因此，本发明的实施方式可采取完全商业方法实施方式、完全软件实施方式(包括固件、常驻软件、微码、存储的过程等)、完全硬件实施方式、或者将商业方法、软件和硬件方面组合的实施方式(本文中通常可称为“系统”)的形式。另外，本发明的实施方式可采取计算机程序产品的形式，其包括存储有一个或更多个计算机可执行程序代码部分的计算机可读存储介质。如本文所用，处理器(可包括一个或更多个处理器)可被“配置为”以各种方式执行特定功能，包括例如使一个或更多个通用电路通过执行在计算机可读介质中具体实现的一个或更多个计算机可执行程序代码部分来执行功能、和/或使一个或更多个专用电路执行功能。

将理解，可使用任何合适的计算机可读介质。计算机可读介质可包括(但不限于)非暂时性计算机可读介质，例如有形电子、磁、光学、电磁、红外和/或半导体系统、装置和/或其它设备。例如，在一些实施方式中，非暂时性计算机可读介质包括有形介质，例如便携式计算机磁碟、硬盘、随机存取存储器(“RAM”)、只读存储器(“ROM”)、可擦除可编程只读存储器(“EPROM”或“闪速存储器”)、紧凑盘只读存储器(“CD-ROM”)和/或一些其它有形光学和/或磁存储装置。然而，在本发明的其它实施方式中，计算机可读介质可为暂时的，例如其中具体实现有计算机可执行程序代码部分的传播信号。

用于实现本发明的操作的一个或更多个计算机可执行程序代码部分可包括面向对象的、脚本和/或非脚本编程语言，例如Java、Perl、Smalltalk、C++、SAS、SQL、Python、Objective C、JavaScript等。在一些实施方式中，用于实现本发明的实施方式的操作的一个或更多个计算机可执行程序代码部分以传统过程编程语言(例如，“C”编程语言和/或相似的编程语言)来编写。另选地或另外地，计算机程序代码可按照一个或更多个多范式编程语言(例如，F#)来编写。

本文中参照设备和/或方法的流程图和/或框图来描述本发明的一些实施方式。将理解，包括在流程图和/或框图中的各个方框和/或包括在流程图和/或框图中的方框的组合可通过一个或更多个计算机可执行程序代码部分来实现。这一个或更多个计算机可执行程序代码部分可被提供给通用计算机、专用计算机和/或一些其它可编程信息处理设备的处理器以便生成特定机器，使得经由计算机和/或其它可编程信息处理设备的处理器执行的一个或更多个计算机可执行程序代码部分创建用于实现流程图和/或框图方框所表示的步骤和/或功能的机制。

一个或更多个计算机可执行程序代码部分可被存储在暂时性和/或非暂时性计算机可读介质(例如，存储器等)中，其可指导、指示和/或导致计算机和/或其它可编程信息处理设备以特定方式起作用，使得存储在计算机可读介质中的计算机可执行程序代码部分生成包括实现流程图和/或框图方框中所指定的步骤和/或功能的指令机制的制品。

一个或更多个计算机可执行程序代码部分也可被加载到计算机和/或其它可编程信息处理设备上，以使得在计算机和/或其它可编程设备上执行一系列操作步骤。在一些实施方式中，这生成计算机实现的处理，使得在计算机和/或其它可编程设备上执行的一个或更多个计算机可执行程序代码部分提供操作步骤以实现流程图中所指定的步骤和/或框图方框中所指定的功能。另选地，计算机实现的步骤可与操作者和/或人实现的步骤组合和/或代之以操作者和/或人实现的步骤，以便实现本发明的实施方式。

尽管描述并在附图中示出了特定示例性实施方式，将理解，这些实施方式仅是例示性的而非对本发明的限制，本发明不限于所示出和描述的具体构造和布置方式，因为除了以上段落中所阐述的那些以外，各种其它改变、组合、省略、修改和置换也是可能的。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可配置刚才所描述的实施方式的各种调整、修改和组合。因此，将理解，在所附权利要求书的范围内，本发明可与本文具体描述不同地实践。

Claims

1.一种优化多输入多输出MIMO或大规模多输入多输出MaMIMO网络中的用户设备UE与基站BS之间的无线信道的方法，该方法包括：

所述BS向所述UE传送指令，其中，所述指令指示所述UE在不同的时隙或不同的频率中的一个时隙或一个频率上从所述UE的第一天线发送第一导频信号，并且从所述UE的第二天线发送第二导频信号；

响应于从所述UE接收到所述第一导频信号和所述第二导频信号，在所述BS处以预定速率，基于所述第一导频信号来估计所述第一天线的第一无线信道，并且基于所述第二导频信号来估计所述第二天线的第二无线信道；

在所述BS处，限定用于所述第一无线信道的第一滤波器的第一参数和用于所述第二无线信道的第二滤波器的第二参数；以及

从所述BS将所述第一参数和所述第二参数发送给所述UE，

其中，所述UE使用所述第一参数和所述第二参数来对匹配的滤波器进行编程，所述匹配的滤波器用于在导频传输和数据帧传输的数据部分期间在上行链路中的连续传输，其中，所述匹配的滤波器限定了所述第一天线和所述第二天线的幅度比和相位偏移，

其中，在与所述预定速率相对应的预定间隔期间，所述UE利用所有天线的、基于之前信道估计期间确定的信息的所述幅度比和所述相位偏移，在所有天线上发送导频信号，并且其中，在所有天线上发送的所述导频信号是相同的。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一参数或所述第二参数包括与所述第一天线和所述第二天线关联的幅度比和相位偏移中的至少一项。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一天线或所述第二天线处的输出信号是基于与所述第一天线和所述第二天线关联的幅度比和相位偏移的。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一无线信道或所述第二无线信道用于上行链路UL传输或下行链路DL传输二者。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一导频信号的多径分量的第一到达角AoA基本上等于所述第二导频信号的多径分量的第二AoA。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述UE在所述UE选择的时间探测所述第一天线和所述第二天线中的至少一个天线。

7.一种优化多输入多输出MIMO或大规模多输入多输出MaMIMO网络中的用户设备UE与基站BS之间的无线信道的设备，该设备包括：

存储器；

处理器；以及

模块，该模块被存储在所述存储器中，并且能够由所述处理器执行，并且所述模块被配置用于：

从所述BS将所述第一参数和所述第二参数发送给所述UE，

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述第一参数或所述第二参数包括与所述第一天线和所述第二天线关联的幅度比和相位偏移中的至少一项。

9.一种优化用户设备UE与基站BS之间的无线信道的方法，该方法包括：

所述BS向所述UE传送指令，其中，所述指令指示所述UE在不同的时隙或不同的频率中的一个时隙或一个频率上从所述UE的第一天线发送第一导频信号，并且从所述UE的第二天线发送第二导频信号；以及

向所述UE发送与所述第一天线关联的第一无线信道的第一信道状态信息CSI和与所述第二天线关联的第二无线信道的第二CSI，其中，所述UE按预定速率使用所述第一CSI来估计所述第一无线信道，并且使用所述第二CSI来估计所述第二无线信道，所述UE限定用于所述第一无线信道的第一滤波器的第一参数以及用于所述第二无线信道的第二滤波器的第二参数，并且使用所述第一参数和所述第二参数来对匹配的滤波器进行编程，所述匹配的滤波器用于在导频传输和数据帧传输的数据部分期间在上行链路中的连续传输，其中，所述匹配的滤波器限定了所述第一天线和所述第二天线的幅度比和相位偏移，

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述UE在所述UE选择的时间探测所述第一天线和所述第二天线中的至少一个天线。