CN116349144A - 使用双极化天线阵列的通信 - Google Patents

Abstract

提供了用于使用双极化天线阵列在无线接入网中进行通信的机制。天线阵列包括第一极化和第二极化的天线元件。一种方法包括经由发送波束中的发送天线端口在无线接入网的第一链路上发送第一信号。发送天线端口连接到第一极化和第二极化两者的天线元件。该方法包括经由第一接收波束中的第一接收天线端口以及经由第二接收波束中的第二接收天线端口在无线接入网的第二链路上接收第二信号。第一接收天线端口连接到第一极化的天线元件，并且第二接收天线端口连接到第二极化的天线元件。接收波束和发送波束满足关于它们的总功率方向图的重叠标准。

Description

使用双极化天线阵列的通信

技术领域

本文提出的实施例涉及一种用于使用双极化天线阵列在无线接入网中进行通信的方法、天线阵列控制单元、计算机程序和计算机程序产品。

背景技术

在通信网络中，针对给定的通信协议、其参数和部署通信网络的物理环境，获得良好的性能和容量可能存在挑战。

例如，对于未来的各代移动通信网络，可能需要位于许多不同的载频的频段。例如，可能需要一些低的频段以实现对无线设备的充分的网络覆盖，以及可能需要更高的频段(例如，毫米波(mmW)，即，接近和超过30GHz)以获得需要的网络容量。通常，在高频上的无线电信道的传播特性更具挑战性且可能需要在网络侧的接入节点和在用户侧的用户节点二者处的波束成形以获得足够的链路预算。

在mmW频率下，平板天线生成的波束可以非常窄，从而形成所谓的笔形波束。这可能是充分的数据发送/接收(Tx/Rx)性能所必需的。然而，使用这种窄波束发送小区定义参考信号(诸如同步信号块(SSB))可以导致初始网络接入、移动性和波束管理过程中的大延迟。这是因为需要大量窄波束来覆盖小区。因此，找到最佳窄波束可能需要很长时间。因此，至少有时使用较宽的波束来发送小区定义参考信号。

然而，可能难以生成适用于信号发送和接收二者的这种宽波束以及其他波束。

发明内容

本文实施例的目的是提供用于有效生成适用于信号的发送和接收二者的宽波束以及其他波束的技术。

根据第一方面，提出了一种用于使用双极化天线阵列在无线接入网中进行通信的方法。天线阵列包括第一极化和第二极化的天线元件。该方法包括经由发送波束中的发送天线端口在无线接入网的第一链路上发送第一信号。发送天线端口连接到第一极化和第二极化两者的天线元件。该方法包括经由第一接收波束中的第一接收天线端口以及经由第二接收波束中的第二接收天线端口在无线接入网的第二链路上接收第二信号。第一接收天线端口连接到第一极化的天线元件，并且第二接收天线端口连接到第二极化的天线元件。接收波束和发送波束150a满足关于它们的总功率方向图的重叠标准。

根据第二方面，提出了一种用于使用双极化天线阵列在无线接入网中进行通信的天线阵列控制单元。天线阵列包括第一极化和第二极化的天线元件。天线阵列控制单元包括处理电路。该处理电路被配置为使天线阵列控制单元经由发送波束中的发送天线端口在无线接入网的第一链路上发送第一信号。发送天线端口连接到第一极化和第二极化两者的天线元件。处理电路被配置为使天线阵列控制单元经由第一接收波束中的第一接收天线端口以及经由第二接收波束中的第二接收天线端口在无线接入网的第二链路上接收第二信号。第一接收天线端口连接到第一极化的天线元件，并且第二接收天线端口连接到第二极化的天线元件。接收波束和发送波束满足关于它们的总功率方向图的重叠标准。

根据第三方面，提出了一种用于使用双极化天线阵列在无线接入网中进行通信的天线阵列控制单元。天线阵列包括第一极化和第二极化的天线元件。该天线阵列控制单元包括发送模块，该发送模块被配置为经由发送波束中的发送天线端口在无线接入网的第一链路上发送第一信号。发送天线端口连接到第一极化和第二极化两者的天线元件。天线阵列控制单元包括接收模块，该接收模块被配置为经由第一接收波束中的第一接收天线端口以及经由第二接收波束中的第二接收天线端口在无线接入网的第二链路上接收第二信号。第一接收天线端口连接到第一极化的天线元件，并且第二接收天线端口连接到第二极化的天线元件。接收波束和发送波束满足关于它们的总功率方向图的重叠标准。

根据第四方面，提出了一种用于使用双极化天线阵列在无线接入网中进行通信的计算机程序，该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码当在天线阵列控制单元上运行时，使天线阵列控制单元执行根据第一方面的方法。

根据第五方面，提出了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括根据第四方面的计算机程序和存储有计算机程序的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是非暂时性计算机可读存储介质。

有利地，这些方面简化了适用于信号的发送和接收二者的宽波束以及其他波束的生成。

有利地，使用双极化波束成形进行发送实现高功率效率和低天线增益波动。

有利地，使用单极化波束成形进行接收实现极化分集。

有利地，这些方面实现了使用双极化波束成形进行发送的益处与使用单极化波束成形进行接收的益处相结合。

有利地，这些方面使得能够将全部输出功率用于参考信号的发送，同时保持用于发送和接收的波束形状之间的匹配。

有利地，这些方面使得具有正交极化的两个接收天线端口能够用于分集接收，而对接收天线端口应该连接到两种极化的天线元件没有任何要求。

有利地，这些方面使得小区定义参考信号能够在宽波束中发送，从而导致增加的小区覆盖。

根据以下详细公开、所附从属权利要求以及附图，所附实施例的其他目的、特征和优点将变得显而易见。

通常，除非本文另有明确说明，否则权利要求中使用的所有术语根据其技术领域中的普通含义来解释。除非另有明确说明，否则对“一/一个/所述元件、设备、组件、装置、模块、步骤等”的所有引用应被开放地解释为指代元件、设备、组件、装置、模块、步骤等的至少一个实例。除非明确说明，否则本文公开的任何方法的步骤不必按照公开的确切顺序执行。

附图说明

现在参考附图以示例方式描述本发明构思，在附图中：

图1是示出了根据实施例的无线接入网的示意图；

图2示意性示出了根据实施例的双极化天线阵列；

图3是根据实施例的方法的流程图；

图4示出了根据实施例的总功率方向图的示例；

图5是示出了根据实施例的天线阵列控制单元的功能单元的示意图；

图6是示出了根据实施例的天线阵列控制单元的功能模块的示意图；

图7示出了根据实施例的包括计算机可读存储介质的计算机程序产品的一个示例；

图8是示出了根据一些实施例的经由中间网络连接到主机计算机的电信网络的示意图；以及

图9是示出了根据一些实施例的通过部分无线连接经由无线电基站与终端设备通信的主机计算机的示意图。

具体实施方式

现在将在下文中参考示出本发明构思的某些实施例的附图更全面地描述本发明构思。然而，本发明构思可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例；相反，这些实施例以示例方式提供，使得本公开将全面和完整，并且将本发明构思的范围完全传达给本领域技术人员。在说明书全文中，相似的标记指代相似的元件。由虚线示出的任何步骤或特征应当被视为可选的。

本文公开的实施例涉及用于使用双极化天线阵列在无线接入网中进行通信的机制。为了获得这种机制，提供了一种天线阵列控制单元、由该天线阵列控制单元执行的方法、包括例如计算机程序的形式的代码的计算机程序产品，该代码当在天线阵列控制单元上运行时，使天线阵列控制单元执行该方法。

图1是示出了可以应用本文提出的实施例的无线接入网100的示意图。无线接入网100可以是第三代(3G)电信网络、第四代(4G)电信网络、第五代(5G)电信网络或其任何演进，且在适用的情况下支持任何3GPP电信标准。

无线接入网100包括(无线电)接入节点140，其被配置为向(无线电)接入网110中的用户节点(如由用户节点160表示)提供网络接入。接入网110可操作地被连接到核心网络120。核心网络120则可操作地被连接到服务网络130，例如互联网。用户节点160由此能够经由接入节点140接入服务网络130的服务，并且与该服务网络交换数据。接入节点140和用户节点160被配置为在波束150a、150b、150c中相互通信。

接入节点140的示例是无线电基站、基站收发基站、节点B、演进节点B、gNB、接入点、接入节点和集成接入回程节点。用户节点160的示例是无线设备、终端设备、移动站、移动电话、手机、无线本地环路电话、用户设备(UE)、智能电话、膝上型计算机、平板计算机、配备网络的传感器、配备网络的车辆、可穿戴电子设备以及所谓的物联网设备。

在这方面，用于毫米波的接入节点140的典型天线架构由定向在不同方向上的几个天线阵列组成。一些天线阵列具有正交极化的天线元件，使得能够使用双极化波束成形。然后接入节点140可以被配置为当执行模拟波束成形时在不同的天线阵列之间和/或在每个天线阵列内切换。然而，在实际使用中，这种接入节点140在宽波束中发送时可能不使用全功率。这可能是由于一些PA被关闭或者使用了幅度渐缩的单极化。根据本文公开的实施例，接入节点140可以在使用全输出功率的同时在宽波束中发送，从而与使用幅度渐缩或仅在其天线元件的子集上发送相比，增加了覆盖。

图2是示出了双极化天线阵列170的示意图，其例如可以是(无线电)接入节点140或用户节点160的一部分。图2的双极化天线阵列170包括第一极化的天线元件172a和第二极化的天线元件172b。收发器180经由第一面板端口182和第二面板端口184访问双极化天线阵列170。第一面板端口182经由馈电网络174连接到第一极化的天线元件1720，而第二面板端口184经由馈电网络174连接到第二极化的天线元件172b。可以通过在馈电网络174中应用波束成形权重来实现波束成形，其中通过改变放大器176的增益值和移相器178的相位值来应用波束成形权重。在一些示例中，每个天线元件172a、172b具有其自己的放大器176和移相器178，这使得波束成形权重能够针对每个单独的天线元件172a、172b来应用。波束成形权重以及增益值和相位值由天线阵列控制单元200控制，该天线阵列控制单元经由控制接口190连接到馈电网络174。

如上所述，可能难以生成适用于信号的发送和接收二者的这种宽波束以及其他波束。

在这方面，例如，原则上可以用两种不同的方式生成更宽的波束：使用单极化波束成形(SPBF)或使用双极化波束成形(DPBF)。

对于单极化波束成形，可以通过在平板天线的天线阵列上应用幅度渐缩，也可能是相位渐缩来加宽波束，其中渐缩应用于每个极化。如发明人所认识到的，该方法的缺点是不能获得用于传输的全功率利用，因为由于幅度渐缩，一些天线分支或元件需要以降低的功率(或者如果使用公共功率放大器(PA)则以衰减)进行发送。然而，发明人也认识到幅度渐缩对信号接收没有同样的负面影响。幅度渐缩意味着总发送功率的降低，因为不是所有的天线元件都以全功率发送。一般来说，难以生成具有高PA利用率和低增益波动的宽波束。如发明人所认识到的，因此幅度渐缩导致总发送功率的损失和小区定义参考信号的覆盖的减小。发送小区定义参考信号的波束中的增益波动可能增加某些方向上的覆盖空洞的风险，并且还可能在用户节点移动期间引起更多的切换乒乓效应，从而引起不期望的开销信令。

对于双极化波束成形，两种极化的天线元件被用于产生宽波束。该方法的优点是，在许多情况下，期望的波束形状可以通过仅相位渐缩来获得，这意味着所有PA都可以以全功率发送(或者在公共PA的情况下不需要衰减)。如发明人所认识到的，对于每个天线端口仅连接到相同极化的天线元件的面板架构，双极化波束成形的缺点是只能生成单个波束端口。然而，发明人也认识到，对于只有一个端口的小区定义参考信号(诸如SSB)，这不是问题。

图3是示出了用于使用双极化天线阵列170在无线接入网100中进行通信的方法的实施例的流程图。天线阵列170包括第一极化和第二极化的天线元件172a、172b。该方法有利地由天线阵列控制单元200执行。这些方法有利地提供为计算机程序720。

本文公开的实施例是基于使用双极化波束成形来创建具有一个单波束端口的发送波束150a。

S104：经由发送波束150a中的发送天线端口在无线接入网100的第一链路上发送第一信号。发送天线端口连接到第一极化和第二极化两者的天线元件172a、172b。

本文公开的实施例是基于使用单极化波束成形来创建具有两个波束端口的接收波束，两个极化中的每一个中一个波束端口。

S108：经由第一接收波束150b中的第一接收天线端口以及经由第二接收波束150c中的第二接收天线端口，在无线接入网100的第二链路上接收第二信号。第一接收天线端口连接到第一极化的天线元件172a，并且第二接收天线端口连接到第二极化的天线元件172b。接收波束150b、150c和发送波束150a满足关于它们的总功率方向图的重叠标准。

在一些示例中，根据重叠标准，接收波束150b、150c中的每一个的总功率的至少75％与发送波束150a的总功率的至少75％在相同的角度间隔内。该角度间隔包含接收波束150b、150c中的每一个的主瓣和发送波束150a的主瓣。

在一些示例中，根据重叠标准，当以分贝(dB)标度计算时，接收波束150b、150c中的每一个的增益与发送波束150a的增益之间的差异的方差小于1dB。

因此，通过在双极化天线阵列170的固有极化上应用单极化波束成形来创建具有正交极化的两个接收天线端口，从而实现接收分集。

本文使用的术语“功率”可以具有两种不同的含义。一方面，当生成发送波束150a时，来自功率放大器的输出功率应该尽可能多。另一方面，对于发送波束150a，从两个正交极化中对功率求和。

现在将公开与使用双极化天线阵列170在无线接入网100中的通信的进一步细节相关的实施例，该实施例由天线阵列控制单元200有利地执行。

在一些示例中，第一信号是第一单端口信号，并且第二信号是第二单端口信号。然而，在其他示例中，第二信号是双端口信号(或者甚至是任意端口信号)。

现在将公开波束成形的各方面。

如上所述，可以通过在馈电网络174中应用波束成形权重来实现波束成形。因此，根据实施例，执行步骤S102和步骤S106。

S102：天线阵列170被配置第一组波束成形权重，以用于发送第一信号。第一组波束成形权重适于提供发送天线端口。用于第一极化的天线元件172a的波束成形权重不同于用于第二极化的天线元件172b的波束成形权重。

在这方面，用于第二极化的天线元件172b的波束成形权重与用于第一极化的天线元件172a的波束成形权重的差异大于公共相移(即，对于所有天线元件172b公共的相移)。

S106：天线阵列170被配置第二组波束成形权重和第三组波束成形权重，以用于接收第二信号。第二组波束成形权重适于提供第一接收天线端口。第三组波束成形权重适于提供第二接收天线端口。由于第一接收天线端口连接到第一极化的天线元件172a，并且第二接收天线端口连接到第二极化的天线元件172b，因此第二组波束成形权重仅应用于第一极化的天线元件172a，并且第三组波束成形权重仅应用于第二极化的天线元件172b。

可以有不同的方法来找到波束成形权重。在一些方面，使用多目标优化来找到波束成形权重。因此，在一些实施例中，经由具有至少两个成本的多目标优化来确定第一组波束成形权重、第二组波束成形权重或第三组波束成形权重中的任何一个。在一些示例中，成本中的一个是主瓣纹波的最大量，并且成本中的另一个是最大旁瓣功率电平。也可以使用可能具有其他成本的其他技术来找到波束成形权重。

在一些实施例中，第一组波束成形权重都具有相等的幅度。例如，所有可以使用仅相位渐缩，其中第一组波束成形权重都具有单位幅度。

现在将公开接收第二信号的方面。

在一些方面，为了利用接收机分集，形成接收信号的组合。因此，根据实施例，执行步骤S110。

S110：将经由第一接收天线端口接收的第二信号与经由第二接收天线端口接收的第二信号进行组合。

在一些方面，该组合基于第一接收天线端口上的接收信号质量与第二接收天线端口上的接收信号质量的关系。

可以有不同的方式将经由第一接收天线端口接收的第二信号与经由第二接收天线端口接收的第二信号进行组合。在一些实施例中，组合是最大比率组合(MRC)。因此，对于接收，收发器180可以通过使用例如MRC来执行接收信号的极化匹配。

现在将公开天线阵列170和天线阵列控制单元200是接入节点140的一部分的实施例。在这些实施例中，第一链路是下行链路，并且第二链路是上行链路。可以存在不同的在步骤S104中发送的第一信号。在一些非限制性示例中，第一信号以下任何一个：SSB、msg2消息、竞争解决授权、数据消息。可以存在不同的在步骤S108中接收的第二信号。在一些非限制性示例中，第二信号以下任何一个：SSB报告、随机接入(RA)消息、msg3消息、竞争解决消息、数据消息。

现在将公开天线阵列170和天线阵列控制单元200是用户节点160的一部分的实施例。在这些实施例中，第一链路是上行链路，并且第二链路是下行链路。可以存在不同的在步骤S104中发送的第一信号。在一些非限制性示例中，第一信号是以下任何一个：物理上行链路控制信道(PUCCH)消息、单端口探测参考信号(SRS)、固定秩1物理上行链路共享信道(PUSCH)传输消息。可以存在不同的在步骤S108中接收的第二信号。在一些非限制性示例中，第二信号包括以下任何一个：物理下行链路控制信道(PDCCH)传输、物理下行链路共享信道(PDSCH)传输、信道状态信息参考信号(CSI-RS)传输(包括跟踪参考信号(TRS))、相位跟踪参考信号(PTRS)传输、解调参考信号(DMRS)传输。

图4示出了使用单极化波束成形(SPBF)生成的波束的总功率方向图与使用双极化波束成形(DPBF)生成的波束的总功率方向图进行比较的示例。图4示出了方位角维度上的总功率方向图。波束被设计为覆盖某个角度扇区。对于使用双极化波束成形生成的波束，仅使用相位渐缩。用于使用双极化波束成形生成的波束的波束成形权重是经由具有两个成本的多目标优化找到的；主波束方向上的纹波和另一个是超过期望电平的旁瓣电平。通过在优化中对纹波应用更高的成本，可以进一步减少纹波。为了考虑幅度渐缩的影响，两个总功率方向图被方向性归一化以考虑总发送功率。这意味着功率放大器功率的差异(SPBF比DPBF低3.6dB)没有反映在图中。使用双极化波束成形生成的波束的主瓣的形状类似于使用单极化波束成形生成的波束的主瓣的形状。因此，分别用于发送和接收的波束之间有良好的匹配。图4中的示例示出了使用双极化波束成形和单极化波束成形来生成波束确实是可以的，其中主瓣具有相同的形状。

图5以多个功能单元的形式示意性地示出了根据实施例的天线阵列控制单元200的组件。使用能够执行例如存储介质230的形式的计算机程序产品710(如图7中所示)中存储的软件指令的合适的中央处理单元(CPU)、多处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)等中的一个或多个的任何组合来提供处理电路210。处理电路210还可以被提供为至少一个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。

具体地，处理电路210被配置为使天线阵列控制单元200执行如上所述的操作或步骤集合。例如，存储介质230可以存储该操作集合，并且处理电路210可以被配置为从存储介质230获取该操作集合，以使得天线阵列控制单元200执行该操作集合。该操作集合可以被提供为可执行指令的集合。

因此，处理电路210由此被布置成执行如本文公开的方法。存储介质230还可以包括持久性存储设备，例如，其可以是磁存储器、光存储器、固态存储器或甚至是远程安装的存储器中的任何单个存储器或任何组合。天线阵列控制单元200还可以包括通信接口220，该通信接口220至少被配置用于与其他实体、功能、节点和设备(例如，天线阵列控制单元170)进行通信。因此，通信接口220可以包括一个或多个发送器和接收器，该发送器和接收器包括模拟和数字组件。处理电路210例如通过向通信接口220和存储介质230发送数据和控制信号、通过从通信接口220接收数据和报告、以及通过从存储介质230中获取数据和指令来控制天线阵列控制单元200的总体操作。为了不模糊本文提出的构思，省略了天线阵列控制单元200的其它组件以及相关功能。

图6以多个功能模块的形式示意性地示出了根据实施例的天线阵列控制单元200的组件。图6的天线阵列控制单元200包括多个功能模块：被配置为执行步骤S104的发送模块210b和被配置为执行步骤S108的接收模块210d。图6的天线阵列控制单元200还可以包括多个可选的功能模块，诸如被配置为执行步骤S102的配置模块210a、被配置为执行步骤S106的配置模块210c以及被配置为执行步骤S110的组合模块210e。一般来说，每个功能模块210a：210e可以在一个实施例中仅以硬件来实现，并且在另一实施例中借助于软件来实现，即，后一个实施例具有存储在存储介质230上的计算机程序指令，当该计算机程序指令在处理电路上运行时,使天线阵列控制单元200执行以上结合图6所提及的对应步骤。还应该提及的是，即使是与计算机程序的部分相对应的模块，它们也无需是其中的单独模块，而是它们以软件实现的方式取决于所使用的编程语言。优选地，一个或多个或所有功能模块210a:210e可以由可能与通信接口220和/或存储介质230协作的处理电路210来实现。因此，处理电路210可以被配置为从存储介质230获取由功能模块210a：210e提供的指令，并且执行这些指令，从而执行如本文公开的任何步骤。

天线阵列控制单元200可以被提供为独立设备或作为至少一个另外设备的一部分。例如，可以在(无线电)接入节点140或用户节点160中提供天线阵列控制单元200。备选地，天线阵列控制单元200的功能可以分布在至少两个设备或节点之间。由天线阵列控制单元200执行的指令的第一部分可以在第一设备中执行，并且由天线阵列控制单元200执行的指令的第二部分可以在第二设备中执行；本文公开的实施例不限于可以在其上执行由天线阵列控制单元200执行的指令的任何特定数量的设备。因此，根据本文公开的实施例的方法适合于由驻留在云计算环境中的天线阵列控制单元200执行。因此，尽管在图5中示出了单个处理电路210，但是处理电路210可以分布在多个设备或节点中。这同样适用于图6的功能模块210a：210c和图7的计算机程序720。

图7示出包括计算机可读存储介质730的计算机程序产品710的一个示例。在该计算机可读存储介质730上，可以存储计算机程序720，该计算机程序720可以使处理电路210和可操作地耦接至处理电路210的实体和设备(例如，通信接口220和存储介质230)执行根据本文描述的实施例的方法。计算机程序720和/或计算机程序产品710可以因此提供执行如本文公开的任何步骤的装置。

在图7的示例中，计算机程序产品710被示出为光盘，例如CD(紧凑盘)或DVD(数字多功能盘)或蓝光盘。计算机程序产品710还可以体现为存储器，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、或电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和更具体地作为外部存储器中的设备的非易失性存储介质，例如USB(通用串行总线)存储器或闪存(例如，紧凑式闪存)。因此，尽管计算机程序720在这里被示意性地示出为所描绘的光盘上的轨道，但是计算机程序720可以用适于计算机程序产品710的任何方式存储。

图8是示出了根据一些实施例的经由中间网络420连接到主机计算机430的电信网络的示意图。根据实施例，通信系统包括诸如3GPP类型的蜂窝网络的电信网络410，其包括诸如图1中的(无线电)接入网110的接入网411以及诸如图1中的核心网络120的核心网络414。接入网411包括多个无线电接入网络节点412a、412b、412c(例如，NB、eNB、gNB(每个对应于图1的(无线电)接入节点140)或其他类型的无线接入点)，每个无线电接入网节点定义对应覆盖区域或小区413a、413b、413c。每个无线电接入网络节点412a、412b、412c通过有线或无线连接415可连接到核心网络414。位于覆盖区域413c中的第一UE 491被配置为以无线方式连接到对应网络节点412c或被对应网络节点412c寻呼。覆盖区域413a中的第二UE 492以无线方式可连接到对应网络节点412a。虽然在该示例中示出了多个UE 491、492，但所公开的实施例同等地适用于唯一的UE处于覆盖区域中或者唯一的终端设备正连接到对应网络节点412的情形。UE 491、492对应于图1的无线设备160。

电信网络410自身连接到主机计算机430，主机计算机430可以以独立服务器、云实现的服务器、分布式服务器的硬件和/或软件来实现，或者被实现为服务器集群中的处理资源。主机计算机430可以处于服务提供商的所有或控制之下，或者可以由服务提供商或代表服务提供商来操作。电信网络410与主机计算机430之间的连接421和422可以直接从核心网络414延伸到主机计算机430，或者可以经由可选的中间网络420进行。中间网络420可以是公共、私有或承载网络中的一个或多于一个的组合；中间网络420(若存在)可以是骨干网或互联网；具体地，中间网络420可以包括两个或更多个子网络(未示出)。

图8的通信系统作为整体实现了所连接的UE 491、492与主机计算机430之间的连接。该连接可被描述为过顶(over-the-top，OTT)连接450。主机计算机430和所连接的UE491、492被配置为使用接入网411、核心网络414、任何中间网络420和可能的其他基础设施(未示出)作为中介，经由OTT连接450来传送数据和/或信令。在OTT连接450所经过的参与通信设备未意识到上行链路和下行链路通信的路由的意义上，OTT连接450可以是透明的。例如，可以不向网络节点412通知或者可以无需向网络节点412通知具有源自主机计算机430的要向所连接的UE 491转发(例如，移交)的数据的输入下行链路通信的过去的路由。类似地，网络节点412无需意识到源自UE 491向主机计算机430的输出上行链路通信的未来的路由。

图9是示出了根据一些实施例的通过部分无线连接经由无线电接入网络节点与UE通信的主机计算机的示意图。现将参考图9来描述根据实施例的在先前段落中所讨论的UE、无线电接入网络节点和主机计算机的示例实现方式。在通信系统500中，主机计算机510包括硬件515，硬件515包括通信接口516，通信接口516被配置为建立和维护与通信系统500的不同通信设备的接口的有线或无线连接。主机计算机510还包括处理电路518，其可以具有存储和/或处理能力。具体地，处理电路518可以包括适用于执行指令的一个或多个可编程处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或它们的组合(未示出)。主机计算机510还包括软件511，其被存储在主机计算机510中或可由主机计算机510访问并且可由处理电路518来执行。软件511包括主机应用512。主机应用512可操作为向远程用户(例如，UE 530)提供服务，UE 530经由在UE 530和主机计算机510处端接的OTT连接550来连接。UE 530对应于图1的用户节点160。在向远程用户提供服务时，主机应用512可以提供使用OTT连接550来发送的用户数据。

通信系统500还包括在电信系统中提供的无线电接入网络节点520，无线电接入网络节点520包括使其能够与主机计算机510和与UE 530进行通信的硬件525。无线电接入网络节点520对应于图1的(无线电)接入节点140。硬件525可以包括：通信接口526，其用于建立和维护与通信系统500的不同通信设备的接口的有线或无线连接；以及无线电接口527，其用于至少建立和维护与位于无线电接入网络节点520所服务的覆盖区域(图9中未示出)中的UE 530的无线连接570。通信接口526可以被配置为促进到主机计算机510的连接560。连接560可以是直接的，或者它可以经过电信系统的核心网络(图9中未示出)和/或经过电信系统外部的一个或多个中间网络。在所示实施例中，无线电接入网络节点520的硬件525还包括处理电路528，处理电路528可以包括适用于执行指令的一个或多个可编程处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或它们的组合(未示出)。无线电接入网络节点520还具有内部存储的或经由外部连接可访问的软件521。

通信系统500还包括已经提及的UE 530。其硬件535可以包括无线电接口537，其被配置为建立和维护与服务于UE 530当前所在的覆盖区域的无线电接入网络节点的无线连接570。UE 530的硬件535还包括处理电路538，其可以包括适用于执行指令的一个或多个可编程处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或它们的组合(未示出)。UE 530还包括软件531，其被存储在UE 530中或可由UE 530访问并可由处理电路538执行。软件531包括客户端应用532。客户端应用532可操作为在主机计算机510的支持下经由UE 530向人类或非人类用户提供服务。在主机计算机510中，执行的主机应用512可以经由端接在UE 530和主机计算机510处的OTT连接550与执行客户端应用532进行通信。在向用户提供服务时，客户端应用532可以从主机应用512接收请求数据，并响应于请求数据来提供用户数据。OTT连接550可以传送请求数据和用户数据二者。客户端应用532可以与用户进行交互，以生成其提供的用户数据。

注意，图9所示的主机计算机510、无线电接入网络节点520和UE 530可以分别与图8的主机计算机430、网络节点412a、412b、412c之一和UE 491、492之一相似或相同。也就是说，这些实体的内部工作可以如图9所示，并且独立地，周围网络拓扑可以是图8的网络拓扑。

在图9中，已经抽象地绘制OTT连接550，以示出经由网络节点520在主机计算机510与UE 530之间的通信，而没有明确地提到任何中间设备以及经由这些设备的消息的精确路由。网络基础设施可以确定该路由，该路由可以被配置为向UE 530隐藏或向操作主机计算机510的服务提供商隐藏或向这二者隐藏。在OTT连接550活动时，网络基础设施还可以(例如，基于负载均衡考虑或网络的重新配置)做出其动态地改变路由的决策。

UE 530与无线电接入网络节点520之间的无线连接570根据贯穿本公开所描述的实施例的教导。各种实施例中的一个或多个实施例改进了使用OTT连接550向UE 530提供的OTT服务的性能，其中无线连接570形成OTT连接550中的最后一段。更准确地，由于改进了可以产生严重干扰的空中UE的分类能力，这些实施例的教导可以减少干扰。

出于监视一个或多个实施例改进的数据速率、时延和其他因素的目的，可以提供测量过程。还可以存在用于响应于测量结果的变化而重新配置主机计算机510与UE 530之间的OTT连接550的可选网络功能。用于重新配置OTT连接550的测量过程和/或网络功能可以以主机计算机510的软件511和硬件515或以UE 530的软件531和硬件535或以这二者来实现。在实施例中，传感器(未示出)可被部署在OTT连接550经过的通信设备中或与OTT连接550经过的通信设备相关联地来部署；传感器可以通过提供以上例示的监视量的值或提供软件511、531可以用来计算或估计监视量的其他物理量的值来参与测量过程。对OTT连接550的重新配置可以包括消息格式、重传设置、优选路由等；该重新配置不需要影响网络节点520，并且其对于无线电接入网络节点520来说可以是未知的或不可感知的。这种过程和功能在本领域中可以是已知的和已被实践的。在特定实施例中，测量可以涉及促进主机计算机510对吞吐量、传播时间、时延等的测量的专有UE信令。该测量可以如下实现：软件511和531在其监视传播时间、差错等的同时使得能够使用OTT连接550来发送消息(具体地，空消息或“假”消息)。

已经参考一些实施例在上文中主要地描述了本发明构思。然而，本领域技术人员容易了解的是：上文公开的实施例之外的其他实施例同样可以在由所附专利权利要求所限定的本发明构思的范围之内。

Claims (24)

1.一种用于使用双极化天线阵列(170)在无线接入网(100)中进行通信的方法，所述天线阵列(170)包括第一极化和第二极化的天线元件(172a、172b)，所述方法包括：

经由发送波束(150a)中的发送天线端口在所述无线接入网(100)的第一链路上发送(S104)第一信号，其中，所述发送天线端口连接到所述第一极化和所述第二极化两者的天线元件(172a、172b)；以及

经由第一接收波束(150b)中的第一接收天线端口以及经由第二接收波束(150c)中的第二接收天线端口在所述无线接入网(100)的第二链路上接收(S108)第二信号，其中，所述第一接收天线端口连接到所述第一极化的天线元件(172a)，并且所述第二接收天线端口连接到所述第二极化的天线元件(172b)，并且其中，所述接收波束(150b、150c)和所述发送波束(150a)满足关于所述接收波束(150b、150c)和所述发送波束(150a)的总功率方向图的重叠标准。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

为所述天线阵列(170)配置(S102)第一组波束成形权重以用于发送所述第一信号，其中，所述第一组波束成形权重适于提供所述发送天线端口，并且其中，用于所述第一极化的天线元件(172a)的波束成形权重不同于用于所述第二极化的天线元件(172b)的波束成形权重；以及

为所述天线阵列(170)配置(S106)第二组波束成形权重和第三组波束成形权重以用于接收所述第二信号，其中，所述第二组波束成形权重适于提供所述第一接收天线端口，并且其中，所述第三组波束成形权重适于提供所述第二接收天线端口。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一组波束成形权重、第二组波束成形权重或第三组波束成形权重中的任何一个经由具有至少两个成本的多目标优化来确定。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述成本中的一个是主瓣纹波的最大量，并且所述成本中的另一个是最大旁瓣功率电平。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，所述第一组波束成形权重都具有相等的幅度。

6.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括：

将经由所述第一接收天线端口接收的所述第二信号与经由所述第二接收天线端口接收的所述第二信号进行组合(S110)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述组合基于所述第一接收天线端口上的接收信号质量与所述第二接收天线端口上的接收信号质量的关系。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述组合是最大比率组合。

9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，天线功率方向图是宽波束方向图，所述宽波束方向图跨越10度至40度之间的角度间隔，优选地跨越15至30度之间的角度间隔。

10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一信号是第一单端口信号，并且所述第二信号是第二单端口信号。

11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述方法由天线阵列控制单元(200)执行。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述天线阵列(170)和所述天线阵列控制单元(200)是接入节点(140)的一部分。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一链路是下行链路，并且所述第二链路是上行链路。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一信号包括以下任何一个：SSB、msg2消息、竞争解决授权、数据消息。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第二信号包括以下任何一个：SSB报告、RA消息、msg3消息、竞争解决消息、数据消息。

16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述天线阵列(170)和所述天线阵列控制单元(200)是用户节点(160)的一部分。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一链路是上行链路，并且所述第二链路是下行链路。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一信号是以下任何一个：PUCCH消息、单端口SRS、固定秩1PUSCH传输消息。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二信号是以下任何一个：PDCCH传输、PDSCH传输、CSI-RS传输、PTRS传输、DMRS传输。

20.一种用于使用双极化天线阵列(170)在无线接入网(100)中进行通信的天线阵列控制单元(200)，所述天线阵列(170)包括第一极化和第二极化的天线元件(172a、172b)，所述天线阵列控制单元(200)包括处理电路(210)，所述处理电路被配置为使所述天线阵列控制单元(200)：

经由发送波束(150a)中的发送天线端口在所述无线接入网(100)的第一链路上发送第一信号，其中，所述发送天线端口连接到所述第一极化和所述第二极化两者的天线元件(172a、172b)；以及

经由第一接收波束(150b)中的第一接收天线端口以及经由第二接收波束(150c)中的第二接收天线端口在所述无线接入网(100)的第二链路上接收第二信号，其中，所述第一接收天线端口连接到所述第一极化的天线元件(172a)，并且所述第二接收天线端口连接到所述第二极化的天线元件(172b)，并且其中，所述接收波束(150b、150c)和所述发送波束(150a)满足关于所述接收波束(150b、150c)和所述发送波束(150a)的总功率方向图的重叠标准。

21.一种用于使用双极化天线阵列(170)在无线接入网(100)中进行通信的天线阵列控制单元(200)，所述天线阵列(170)包括第一极化和第二极化的天线元件(172a、172b)，所述天线阵列控制单元(200)包括：

发送模块(210b)，被配置为经由发送波束(150a)中的发送天线端口在所述无线接入网(100)的第一链路上发送(210b)第一信号，其中，所述发送天线端口连接到所述第一极化和所述第二极化两者的天线元件(172a、172b)；以及

接收模块(210d)，被配置为经由第一接收波束(150b)中的第一接收天线端口以及经由第二接收波束(150c)中的第二接收天线端口在所述无线接入网(100)的第二链路上接收第二信号，其中，所述第一接收天线端口连接到所述第一极化的天线元件(172a)，并且所述第二接收天线端口连接到所述第二极化的天线元件(172b)，并且其中，所述接收波束(150b、150c)和所述发送波束(150a)满足关于所述接收波束(150b、150c)和所述发送波束(150a)的总功率方向图的重叠标准。

22.根据权利要求20或21所述的天线阵列控制单元(200)，还被配置为执行根据权利要求2至19中任一项所述的方法。

23.一种用于使用双极化天线阵列(170)在无线接入网(100)中进行通信的计算机程序(720)，所述天线阵列(170)包括第一极化和第二极化的天线元件(172a、172b)，所述计算机程序包括计算机代码，所述计算机代码当在天线阵列控制单元(200)的处理电路(210)上运行时，使所述天线阵列控制单元(200)：

经由发送波束(150a)中的发送天线端口在所述无线接入网(100)的第一链路上发送(S104)第一信号，其中，所述发送天线端口连接到所述第一极化和所述第二极化两者的天线元件(172a、172b)；以及

经由第一接收波束(150b)中的第一接收天线端口以及经由第二接收波束(150c)中的第二接收天线端口在所述无线接入网(100)的第二链路上接收(S108)第二信号，其中，所述第一接收天线端口连接到所述第一极化的天线元件(172a)，并且所述第二接收天线端口连接到所述第二极化的天线元件(172b)，并且其中，所述接收波束(150b、150c)和所述发送波束(150a)满足关于所述接收波束(150b、150c)和所述发送波束(150a)的总功率方向图的重叠标准。

24.一种计算机程序产品(710)，所述计算机程序产品(710)包括根据权利要求23所述的计算机程序(720)和存储所述计算机程序的计算机可读存储介质(730)。

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