DE102023101766B3

DE102023101766B3 - Verfahren zum Bestimmen einer Strahlinterferenz

Info

Publication number: DE102023101766B3
Application number: DE102023101766.7A
Authority: DE
Inventors: Richa Gupta; Suresh Kalyanasundaram; Deepak Kumar Nayak; Rakshak Agrawal; Shalini Gulati
Original assignee: Nokia Solutions and Networks Oy
Current assignee: Nokia Solutions and Networks Oy
Priority date: 2022-02-04
Filing date: 2023-01-25
Publication date: 2023-07-27
Anticipated expiration: 2043-01-26
Also published as: US20230254056A1; GB2615413B; GB202219152D0; US11843426B2; CN116566445A; GB2615413A

Abstract

Ein Gerät, mit: einer MIMO-Antenne zum Übertragen von strahlgeformten Signalen auf einer Vielzahl von Strahlen unter Verwendung einer gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource; einer Einrichtung zum Berechnen einer Strahlformungsverstärkung eines jeden Strahls in jedem Untersektor in einem Abdeckungsgebiet der Vielzahl von Strahlen; einer Einrichtung zum Bestimmen einer Strahldominanzregion eines jeden Strahls innerhalb des Abdeckungsgebiets der Vielzahl von Strahlen; einer Einrichtung zum Bestimmen, innerhalb der Dominanzregion eines jeden Strahls, eines Durchschnitts der Strahlformungsverstärkung eines jeden der anderen Strahlen, die innerhalb der Strahldominanzregion zumindest teilweise gemeinsam lokalisiert sind; einer Einrichtung zum Bestimmen von Interferenzschätzungen zwischen Strahlen als eine Durchschnittsinterferenz eines jeden Strahls eines jeden der anderen Strahlen; und einer Einrichtung zum Planen von Übertragungen der Strahlen durch die MIMO-Antenne auf der gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource auf der Grundlage der Interferenzschätzungen zwischen den Strahlen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bestimmen einer Interferenz zwischen Strahlen.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Heutige und zukünftige kabellose Kommunikationssysteme, wie beispielsweise Long Term Evolution (LTE) oder die 5. Generation (5G), die auch als New Radio (NR) bezeichnet werden, wurden geplant, um Mehrfach-Eingabe-mehrfach-Ausgabe (Multiple Input-Multiple Output, MIMO)-Multiantennenübertragungstechniken zu verwenden. Konstant ansteigende Anforderungen an einen hohen Durchsatz motivieren die kabellosen Kommunikationssysteme, wie beispielsweise 5G, um mmWelle (Millimeterwelle)-Frequenzen aufgrund einer Verfügbarkeit hoher Bandbreiten zu verwenden.
Die Verwendung von mmWelle-Frequenzen stellt jedoch neue Herausforderungen an die MIMO-Leistungsfähigkeit. Eine strahlgeformte Datenübertragung wird durch Übertragen des Signals von allen Elementen in der Antennenanordnung in die gewünschte Richtung durch Anlegen einer Amplitude und einer Phasenvorkodierung/Strahlformungsgewichtungen, d.h. Strahlgewichtungen, realisiert. Eine strahlgeformte Übertragung von einer großen Antennenanordnung in einem massiven MIMO eines Netzwerkelements, wie beispielsweise einer Basisstation, z.B. gNodeB (gNb), stellt eine verbesserte Signalstärke an das gewünschte Benutzergerät, bzw. Benutzer-Equipment (User Equipment, UE) bereit, aber kann eine signifikante Interferenz, bzw. Störung bei anderen UEs erzeugen, wenn die Strahlen eine ungewollte Interferenz in der Richtung der anderen UEs erzeugen.
Mehrere Benutzer können in einer Frequenz-Zeit-Ressource in einem Mehrbenutzer-MIMO (Multi-User-MIMO, MU-MIMO) simultan geplant werden, während ein strahlgeformtes Signal in eine dominante Richtung von Benutzern übertragen wird. MU-MIMO verbessert einen Systemdurchsatz durch ein gemeinsames Planen mehrerer UEs in dem gleichen Slot auf den gleichen physischen Ressourcenblöcken (Physical Resource Blocks, PRBs). Die Vorteile von MU-MIMO können nur realisiert werden, wenn die strahlgeformte Übertragung in Richtung von einem UE nicht zu viel Interferenz, bzw. Störung bei den anderen gemeinsam geplanten UEs verursacht.
Somit sind MU-MIMO-Übertragungen einer starken Gleichkanalinterferenz ausgesetzt, was für ein Einzelbenutzer-MIMO (Single-User-MIMO, SU-MIMO) nicht der Fall ist. Jedoch sind die Interferenzverwaltungsansätze, die derzeit verwendet werden, eher für SU-MIMOs als für MU-MIMOs geeignet.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte technische Ausrüstung, die das Verfahren implementiert, wurden jetzt erfunden, durch die die oben aufgezeigten Probleme verringert, bzw. abgeschwächt werden. Verschiedene Aspekte umfassen ein Verfahren, ein Gerät und ein nichttransitorisches computerlesbares Medium, das ein Computerprogramm umfasst, oder ein darin gespeichertes Signal, die dadurch gekennzeichnet sind, was in den unabhängigen Ansprüchen angegeben ist. Verschiedene Details der Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen und in den zugehörigen Bildern und der zugehörigen Beschreibung offenbart.
Der Schutzumfang, der für verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung ersucht wird, ist durch die unabhängigen Ansprüche festgelegt. Die Ausführungsbeispiele und Merkmale, falls vorhanden, die in dieser Spezifikation beschrieben sind, die nicht unter den Umfang der unabhängigen Ansprüche fallen, sind als Beispiele zu interpretieren, die zum Verständnis verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung hilfreich sind.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Gerät bereitgestellt, das umfasst: eine Mehrfach-Eingabe-mehrfach-Ausgabe (Multiple Input-Multiple Output, MIMO)-Antenne zum Übertragen von strahlgeformten Signalen auf einer Vielzahl von Strahlen, unter Verwendung einer gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource; eine Einrichtung zum Berechnen einer Strahlformungsverstärkung eines jeden Strahls in jedem Untersektor in einem Abdeckungsgebiet der Vielzahl von Strahlen; eine Einrichtung zum Bestimmen einer Strahldominanzregion eines jeden Strahls innerhalb des Abdeckungsgebiets der Vielzahl von Strahlen; eine Einrichtung zum Bestimmen, innerhalb der Dominanzregion eines jeden Strahls, eines Durchschnitts der Strahlformungsverstärkung eines jeden der anderen Strahlen, die innerhalb der Strahldominanzregion zumindest teilweise gemeinsam lokalisiert sind; eine Einrichtung zum Bestimmen von Interferenzschätzungen zwischen Strahlen als eine Durchschnittsinterferenz eines jeden Strahls von jedem der anderen Strahlen; und eine Einrichtung zum Planen von Übertragungen der Strahlen durch die MIMO-Antenne auf der gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource, auf der Grundlage der Interferenzschätzungen zwischen Strahlen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gerät eine Einrichtung zum Speichern von Werten der Durchschnittsinterferenz eines jeden Strahls von jedem der anderen Strahlenwerte in einer zweidimensionalen Tabelle.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Untersektor als ein Bereich von Azimut- und Elevationswinkeln definiert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gerät eine Einrichtung zum Berechnen der Strahlformungsverstärkung für einen Strahl i, dessen Strahlgewichtungsvektor gegeben ist durch den n_TRX/2 × 1 Längengewichtungsvektor b_i auf einem Azimut- und Elevationswinkel (θ,ϕ)-Paar, als $B_{i} (θ, ϕ) = {‖ H_{θ, ϕ} b_{i} ‖}^{2}$
wobei H_θ,ϕ der 1 × n_TRX/2 Lenkungsvektor in der Richtung von (θ,ϕ) ist und n_TRX die Anzahl von Übertragungsempfangseinheiten (Transmission Reception Units, TRX) der Übertragungseinrichtung ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gerät eine Einrichtung zum Bestimmen der Strahldominanzregion eines jeden Strahls i als: $B D R_{i} = {(θ, ϕ) \in R : B_{i} (θ, ϕ) \geq B_{j} (θ, ϕ) \forall j}$
wobei R der Satz von allen (θ,ϕ)-Winkelpaaren in dem Abdeckungsgebiet von Interesse und gemäß einer vordefinierten Quantisierungspolitik ist, und B_x(θ,ϕ) die Strahlformungsverstärkung eines Strahls × an jeweils dem Azimut- und Elevationswinkel θ und ϕ ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gerät eine Einrichtung zum Berechnen einer Durchschnittsinterferenz von Strahl b_j bis b_i, als $I_{i_j} = \frac{\sum_{(θ, ϕ) \in B D R_{i}} B_{j} (θ, ϕ)}{| B D R_{i} |},$
wobei |BDR_i| die Kardinalität des Satzes BDR_i oder die Anzahl von Einträgen in dem Satz BDR_i ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gerät eine Einrichtung zum Verwenden der Interferenzschätzung zwischen Strahlen für eine Benutzerpaarungsentscheidungsfindung in einer Mehrbenutzer-MIMO (Multi-User-MIMO, MU-MIMO)-Planung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gerät eine Einrichtung zum Verwenden der Interferenzschätzung für eine Mehrbenutzer-Signal+Interferenzrauschverhältnis (multi-user signal+interference noise ratio, MU-SINR)-Berechnung in einer MU-MIMO-Planung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gerät eine Einrichtung zum Verwenden der Interferenzschätzung zwischen Strahlen zum Planen von Benutzergeräten, die gemeinsam durch mehrere Übertragungs-/Empfangspunkte (multiple Transmission/Reception Points, multiple TRPs) bedient werden.
Ein Verfahren gemäß einem zweiten Aspekt umfasst ein Übertragen durch eine Mehrfach-Eingabe-mehrfach-Ausgabe (Multiple Input-Multiple Output, MIMO)-Antenne, von strahlgeformten Signalen auf einer Vielzahl von Strahlen, unter Verwendung einer gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource; ein Berechnen einer Strahlformungsverstärkung eines jeden Strahls in jedem Untersektor in einem Abdeckungsgebiet der Vielzahl von Strahlen; ein Bestimmen einer Strahldominanzregion eines jeden Strahls innerhalb des Abdeckungsgebiets der Vielzahl von Strahlen; ein Bestimmen, innerhalb der Dominanzregion eines jeden Strahls, eines Durchschnitts der Strahlformungsverstärkung eines jeden der anderen Strahlen, die innerhalb der Strahldominanzregion zumindest teilweise gemeinsam lokalisiert sind; ein Bestimmen von Interferenzschätzungen zwischen Strahlen als eine Durchschnittsinterferenz eines jeden Strahls von jedem der anderen Strahlen; und ein Planen von Übertragungen der Strahlen durch die MIMO-Antenne auf der gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource, auf der Grundlage der Interferenzschätzungen zwischen Strahlen.
Ein computerlesbares Speichermedium gemäß weiteren Aspekten umfasst Code zur Verwendung durch ein Gerät, der, wenn er durch einen Prozessor ausgeführt wird, das Gerät veranlasst, die oben aufgezeigten Verfahren auszuführen.
Figurenliste
Für ein umfassenderes Verständnis der beispielhaften Ausführungsbeispiele wird nun Bezug zu den folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen, in denen:

1 ein schematisches Blockdiagramm eines Geräts zum Aufnehmen einer Strahlverteilungsanordnung gemäß den Ausführungsbeispielen zeigt;
2 schematisch ein Layout eines Geräts gemäß einem Beispielausführungsbeispiel zeigt;
3 ein Teil eines beispielhaften Funkzugangsnetzwerks zeigt;
4 ein Beispiel der Strahlverstärkung (in dB) in dem Strahlraum von einigen Strahlen in der Azimutrichtung zeigt;
5 ein Flussdiagramm zum Schätzen einer Interferenz zwischen Strahlen gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt; und
6a und 6b Beispiele von Strahlenpaaren und deren Durchschnittsinterferenz (in linear) in einer Strahldominanzregion gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen zeigen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON EINIGEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Das Folgende beschreibt im weiteren Detail ein geeignetes Gerät und mögliche Mechanismen, die die Interferenzverwaltung, bzw. das Interferenzmanagement ausführen. Während das Folgende auf 5G-Netzwerke fokussiert, sind die Ausführungsbeispiele wie im Folgenden beschrieben keineswegs darauf beschränkt, um nur in diesen Netzwerken implementiert zu sein, sondern sie sind in jedem Netzwerk anwendbar, das MU-MIMO-Übertragungen implementiert.
In dieser Hinsicht wird zuerst Bezug zu 1 und 2 genommen, wobei 1 ein schematisches Blockdiagramm eines beispielhaften Geräts oder einer elektronischen Vorrichtung 50 zeigt, die in die Anordnung gemäß den Ausführungsbeispielen aufgenommen werden kann. 2 zeigt ein Layout eines Geräts gemäß einem Beispielausführungsbeispiel. Die Elemente aus 1 und 2 sind im Folgenden erklärt.
Die elektronische Vorrichtung 50 kann beispielsweise ein mobiles Endgerät oder ein Benutzergerät eines kabellosen Kommunikationssystems sein. Das Gerät 50 kann ein Gehäuse 30 zum Aufnehmen und Schützen der Vorrichtung umfassen. Das Gerät 50 kann ferner eine Anzeigeeinrichtung 32 und ein Keypad 34 umfassen. Anstelle des Keypads kann die Benutzerschnittstelle als ein virtuelles Keyboard oder ein Dateneingabesystem als Teil einer touchsensitiven, bzw. berührungsempfindlichen Anzeigeeinrichtung implementiert sein.
Das Gerät kann ein Mikrofon 36 oder eine geeignete Audioeingabe umfassen, die eine digitale oder analoge Signaleingabe sein kann. Das Gerät 50 kann ferner eine Audioausgabevorrichtung umfassen, wie beispielsweise eine beliebige der Folgenden: ein Hörer 38, ein Lautsprecher oder eine analoge oder digitale Audioausgabeverbindung. Das Gerät 50 kann ebenfalls eine Batterie 40 (oder die Vorrichtung kann durch eine geeignete mobile Energievorrichtung wie beispielsweise eine Solarzelle, eine Brennstoffzelle oder einen Federwerkgenerator angetrieben werden) umfassen. Das Gerät kann ferner eine Kamera 42 umfassen, die in der Lage ist Bilder und/oder Videos aufzuzeichnen oder aufzunehmen. Das Gerät 50 kann ferner einen Infrarot-Port 41 umfassen, für eine kurzreichweitige Sichtlinienkommunikation mit anderen Vorrichtungen. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Gerät 50 ferner eine beliebige geeignete kurzreichweitige Kommunikationslösung umfassen, wie beispielsweise eine kabellose Bluetooth-Verbindung oder eine kabelgebundene USB-/Firewire-Verbindung.
Das Gerät 50 kann eine Steuerungseinrichtung 56 oder einen Prozessor zum Steuern des Geräts 50 umfassen. Die Steuerungseinrichtung 56 kann an einen Speicher 58 angeschlossen sein, der beides speichern kann, Benutzerdaten und Befehle zur Implementierung auf der Steuerungseinrichtung 56. Der Speicher kann ein Random Access Memory (RAM) und/oder ein Read Only Memory (ROM) sein. Der Speicher kann computerlesbare, computerausführbare Software speichern, die Befehle enthält, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerungseinrichtung/den Prozessor veranlassen, verschiedene von hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. In einigen Fällen kann die Software nicht direkt durch den Prozessor ausgeführt werden, sondern kann einen Computer veranlassen (beispielsweise, wenn kompiliert und ausgeführt), um hierin beschriebene Funktionen auszuführen. Die Steuerungseinrichtung 56 kann ferner an eine Codec-Schaltung 54 angeschlossen sein, die in der Lage ist ein Kodieren und Dekodieren von Audio- und/oder Videodaten durchzuführen oder bei dem Kodieren und Dekodieren, das durch die Steuerungseinrichtung ausgeführt wird, zu assistieren.
Das Gerät 50 kann eine Funkschnittstellenschaltung 52 umfassen, die an die Steuerungseinrichtung angeschlossen ist und dafür geeignet ist, kabellose Kommunikationssignale zu erzeugen, beispielsweise zur Kommunikation mit einem zellularen Kommunikationsnetzwerk, einem kabellosen Kommunikationssystem oder einem kabellosen lokalen Netzwerk, bzw. Local Area Network. Das Gerät 50 kann ferner eine Antenne 44 umfassen, die an die Funkschnittstellenschaltung 52 angeschlossen ist, zum Übertragen von Funkfrequenzsignalen, die an der Funkschnittstellenschaltung 52 erzeugt werden, zu einem anderen Gerät, bzw. anderen Geräten und zum Empfangen von Funkfrequenzsignalen von einem anderen Gerät, bzw. anderen Geräten.
Im Folgenden sind unterschiedliche beispielhafte Ausführungsbeispiele beschrieben, unter Verwendung, als ein Beispiel einer Zugangsarchitektur auf welche die Ausführungsbeispiele angewendet werden können, einer Funkzugangsarchitektur auf der Grundlage von Long Term Evolution Advanced (LTE Advanced, LTE-A) oder New Radio (NR, 5G), ohne jedoch die Ausführungsbeispiele auf eine solche Architektur zu beschränken. Ein Fachmann versteht, dass die Ausführungsbeispiele ebenfalls auf andere Arten, bzw. Typen von Kommunikationsnetzwerken, die geeignete Einrichtungen aufweisen, durch ein entsprechendes Anpassen von Parametern und Vorgängen angewendet werden können. Einige Beispiele anderer Optionen für geeignete Systeme sind das Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), Radio Access Network (UTRAN oder E-UTRAN), Long Term Evolution (LTE, dasselbe wie E-UTRA), kabelloses Local Area Network (WLAN oder WiFi), Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX), Bluetooth®, persönliche Kommunikationsdienste (PCS), ZigBee®, Wideband Code Ddivision Multiple Access (WCDMA), Systeme, die eine Ultrabreitband (Ultra-Wideband, UWB) -Technologie benutzen, Sensornetzwerke, mobile ad-hoc Netzwerke (MANETs) und Internetprotokolmultimediauntersysteme (Internet Protocol Multimedia Subsystems, IMS) oder eine beliebige Kombination davon.
3 stellt Beispiele von vereinfachten Systemarchitekturen dar, die nur einige Elemente und funktionale Einheiten zeigen, die alle logische Einheiten sind, deren Implementation von dem gezeigten abweichen kann. Die in 3 gezeigten Verbindungen sind logische Verbindungen; die eigentlichen physischen Verbindungen können unterschiedlich sein. Der Fachmann erkennt, dass das System typischerweise auch andere Funktionen und Strukturen als die in 3 gezeigten umfasst. Die Ausführungsbeispiele sind jedoch nicht auf das System beschränkt, das als ein Beispiel angegeben ist, sondern ein Fachmann kann die Lösung auf andere Kommunikationssysteme anwenden, die mit den erforderlichen Eigenschaften bereitgestellt sind.
Das Beispiel aus 3 zeigt einen Teil eines beispielhaften Funkzugangsnetzwerks, bzw. Radio Access Networks.
3 zeigt Benutzervorrichtungen 300 und 302, die dazu eingerichtet sind, um in einer kabellosen Verbindung auf einem oder mehreren Kommunikationskanälen in einer Zelle mit einem Zugangsknoten (wie beispielsweise einer (e/g)NodeB) 304 zu sein, der die Zelle bereitstellt. Die physische Verbindung von einer Benutzervorrichtung zu einer (e/g)NodeB wird als Uplink oder Reverse-Link bezeichnet und die physische Verbindung von der (e/g)NodeB zu der Benutzervorrichtung wird als Downlink oder Forward-Link bezeichnet. Es gilt zu beachten, dass (e/g)NodeBs oder deren Funktionalitäten unter Verwendung eines beliebigen Knotens, Hosts, Servers oder Zugangspunkts usw. oder Entität implementiert sein können, der/die für eine solche Verwendung geeignet ist.
Ein Kommunikationssystem umfasst typischerweise mehr als eine (e/g)NodeB, in welchem Fall die (e/g)NodeBs ebenfalls dazu eingerichtet sein können, um miteinander über Verbindungen, bzw. Links, die kabelgebunden oder kabellos sind und für diesen Zweck gestaltet sind, zu kommunizieren. Diese Links können für Signalisierungszwecke verwendet werden. Die (e/g)NodeB ist eine Computervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, um die Funkressourcen eines Kommunikationssystems, an das sie gekoppelt ist, zu steuern. Die NodeB kann ebenfalls als eine Basisstation, ein Zugangspunkt oder eine andere Art von Schnittstellenvorrichtung bezeichnet werden, einschließlich einer Relaisstation, die in der Lage ist in einer kabellosen Umgebung zu arbeiten. Die (e/g)NodeB enthält oder ist gekoppelt an Sendeempfänger. Von den Sendeempfängern der (e/g)NodeB wird eine Verbindung zu einer Antenneneinheit bereitgestellt, die bidirektionale Funklinks zu Benutzervorrichtungen einrichtet. Die Antenneneinheit kann eine Vielzahl von Antennen oder Antennenelementen umfassen. Die (e/g)NodeB ist ferner mit einem Kernnetzwerk 310 (Core Network, CN, oder Next Generation Core, NGC) verbunden. Abhängig von dem System kann der Gegenpart auf der CN-Seite ein Serving Gateway (S-GW, das Benutzerdatenpakete (User Data Packets) leitet und weiterleitet), ein Packet Data Network Gateway (P-GW), zum Bereitstellen einer Konnektivität von Benutzervorrichtungen (UEs) zu externen Packet Data Networks, oder eine Mobile Management Entity (MME), usw. sein. Das CN kann Netzwerkentitäten oder Knoten umfassen, die als Managemententitäten bezeichnet werden können. Beispiele der Netzwerkentitäten umfassen mindestens eine Access and Mobility Management Function (AMF).
Die Benutzervorrichtung (auch als ein Benutzergerät (UE), ein Benutzerendgerät, eine Endpunktvorrichtung, eine kabellose Vorrichtung, eine mobile Station (MS), usw. bezeichnet) veranschaulicht eine Art eines Geräts, zu dem Ressourcen über eine Luftschnittstelle zugeordnet und zugewiesen werden, und somit kann jedes hierin beschriebene Merkmal mit einer Benutzervorrichtung mit einem entsprechenden Netzwerkgerät implementiert sein, wie beispielsweise einem Relaisknoten, einer eNB und einer gNB. Ein Beispiel eines solchen Relaisknotens ist ein Layer-3-Relais (Selbstrücktransport-Relais, engl. Self-Backhauling Relay) in Richtung der Basisstation.
Die Benutzervorrichtung betrifft typischerweise eine tragbare Computervorrichtung, die kabellose mobile Kommunikationsvorrichtungen umfasst, die mit oder ohne einem Teilnehmeridentifizierungsmodul (Subscriber Identification Module, SIM) arbeiten, einschließlich, aber nicht begrenzt auf die nachfolgenden Arten von Vorrichtungen: eine mobile Station (Mobiltelefon), ein Smartphone, einen persönlichen Digitalassistenten (Personal Digital Assistant, PDA), ein Mobilteil, eine Vorrichtung, die ein kabelloses Modem verwendet (Alarm- oder Messvorrichtung, usw.), ein Laptop und/oder ein Touchscreen-Computer, ein Tablet, eine Spielekonsole, ein Notebook und eine Multimediavorrichtung. Es gilt zu beachten, dass eine Benutzervorrichtung ebenfalls eine nahezu ausschließliche Uplink-Vorrichtung sein kann, von der eine Kamera oder eine Videokamera, die Bilder oder Videoclips in ein Netzwerk laden, Beispiele sind. Eine Benutzervorrichtung kann ebenfalls eine Vorrichtung sein, die eine Leistungsfähigkeit aufweist, um in einem Internet of Things (IoT)-Netzwerk zu arbeiten, bzw. betrieben zu werden, was ein Szenario ist, in dem Objekte mit der Fähigkeit bereitgestellt sind, Daten über ein Netzwerk zu übertragen, ohne eine Mensch-zu-Mensch- oder eine Mensch-zu-Computer-Interaktion zu erfordern. Demnach kann die Benutzervorrichtung eine IoT-Vorrichtung sein. Die Benutzervorrichtung kann ebenfalls eine Cloud benutzen. In einigen Anwendungen kann eine Benutzervorrichtung eine kleine tragbare Vorrichtung mit Funkteilen umfassen (wie beispielsweise eine Uhr, Kopfhörer oder Augengläser), und die Berechnung wird in der Cloud durchgeführt. Die Benutzervorrichtung (oder in einigen Ausführungsbeispielen ein Layer-3-RelaisKnoten) ist dazu eingerichtet, um eine oder mehrere von Benutzergerätfunktionalitäten auszuführen. Die Benutzervorrichtung kann ebenfalls als eine Teilnehmereinheit, eine mobile Station, ein Remoteendgerät, ein Zugangsendgerät, ein Benutzerendgerät oder ein Benutzergerät, bzw. ein Benutzer-Equipment (User Equipment, UE) bezeichnet werden, nur um einige Namen oder Geräte zu erwähnen.
Verschiedene hierin beschriebene Techniken können ebenfalls auf ein cyberphysisches System (Cyber-Physical System, CPS) angewendet werden (ein System von kollaborierenden, bzw. zusammenarbeitenden Computerelementen, die physische Entitäten steuern). CPS kann die Implementation und die Verwertung von massiven Mengen an miteinander verbundenen ICT-Vorrichtungen ermöglichen (Sensoren, Aktuatoren, Prozessoren, Mikrocontroller, usw.), die in physischen Objekten an unterschiedlichen Orten eingebunden sind. Mobile cyberphysische Systeme, in denen das fragliche physische System eine inhärente Mobilität aufweist, sind eine Unterkategorie von cyberphysischen Systemen. Beispiele von mobilen physischen Systemen umfassen mobile Robotik und mobile Elektronik, die durch Menschen oder Tiere transportiert wird.
Obwohl die Geräte als einzelne Entitäten dargestellt wurden, können unterschiedliche Einheiten, Prozessoren und/oder Speichereinheiten (wovon nicht alle in 1 veranschaulicht sind), zusätzlich implementiert sein.
5G ermöglicht ein Verwenden von Mehrfach-Eingabe-mehrfach-Ausgabe (Multiple Input-Multiple Output, MIMO)-Antennen, von viel mehr Basisstationen oder Knoten als das LTE (ein sogenanntes Kleinzellenkonzept), ein Einbeziehen von Makroseiten, die in einem gemeinsamen Betrieb mit kleineren Stationen arbeiten, und ein Einsetzen einer Vielfalt an Funktechnologien, abhängig von Servicebedarfen, Anwendungsfällen und/oder einer Spektrumverfügbarkeit. Die Zugangsknoten des Funknetzwerks bilden Übertragungs-/Empfangs (TX/Rx)-Punkte (Transmission/Reception Points, TRPs), und von den UEs wird erwartet, dass sie auf Netzwerke von zumindest teilweise überlappenden Multi-TRPs zugreifen, wie beispielsweise Makrozellen, kleine Zellen, Picozellen, Femtozellen, Remotefunkköpfe, Relaisknoten, usw. Die Zugangsknoten können mit massiven MIMO-Antennen bereitgestellt sein, d.h. sehr großen Antennenanordnungen, die beispielsweise aus Hunderten von Antennenelementen zusammengesetzt sind, die in einem einzelnen Antennenpanel oder einer Vielzahl von Antennenpanels implementiert sind, die in der Lage sind, eine Vielzahl von gleichzeitigen Funkstrahlen zum Kommunizieren mit dem UE zu verwenden. Die UEs können mit MIMO-Antennen bereitgestellt sein, die eine Antennenanordnung aufweisen, die aus beispielsweise Dutzenden von Antennenelementen zusammengesetzt ist, die in einem einzelnen Antennenpanel oder in einer Vielzahl von Antennenpanels implementiert sind. Somit kann das UE auf einen TRP zugreifen, unter Verwendung eines Strahls, auf einen TRP unter Verwendung einer Vielzahl von Strahlen, auf eine Vielzahl von TRPs unter Verwendung eines (gemeinsamen) Strahls oder auf eine Vielzahl von TRPs unter Verwendung einer Vielzahl von Strahlen.
Die 4G/LTE-Netzwerke unterstützen einige Multi-TRP-Schemata, in 5G NR aber wurden die Multi-TRP-Merkmale erweitert, bzw. verbessert, beispielsweise über eine Übertragung von mehreren Steuerungssignalen über Multi-TRPs, die es ermöglichen eine Linkdiversitätsverstärkung zu verbessern. Darüber hinaus erfordern hohe Trägerfrequenzen (beispielsweise mmWellen) zusammen mit den massiven MIMO-Antennen neue Strahlenmanagementverfahren für eine Multi-TRP-Technologie.
5G-Mobilkommunikation unterstützt einen weiten Bereich von Anwendungsfällen und zugehörigen Anwendungen, die Video Streaming, Augmented Reality, unterschiedliche Arten von Datensharing und verschiedene Formen von Machine Type Applications (wie beispielsweise (massive) Machine-Type Communications (mMTC)) umfassen, einschließlich Fahrzeugsicherheit, unterschiedliche Sensoren und Echtzeitsteuerung. Es wird erwartet, dass 5G mehrere Funkschnittstellen aufweist, nämlich unterhalb von 6GHz, cmWelle und mmWelle, und ebenfalls in der Lage ist, mit existierenden älteren Funkzugangstechnologien integriert zu werden, wie beispielsweise das LTE. Eine Integration mit dem LTE kann mindestens in den frühen Phasen als ein System implementiert sein, bei dem eine Makroabdeckung durch das LTE bereitgestellt ist und ein 5G-Funkschnittstellenzugang von kleinen Zellen durch Aggregation zu dem LTE kommt. In anderen Worten ist geplant, dass 5G beides unterstützt, Inter-RAT-Betriebsfähigkeit (wie beispielsweise LTE-5G) und Inter-RI-Betriebsfähigkeit (Inter-Funkschnittstellenbetriebsfähigkeit, wie beispielsweise unterhalb von 6GHz - cmWelle, unterhalb von 6GHz - cmWelle - mmWelle). Eines der Konzepte, das angedacht ist in 5G-Netzwerken verwendet zu werden, ist Network Slicing, bei dem mehrere unabhängige und dedizierte virtuelle Unternetzwerke (Netzwerkinstanzen) innerhalb der gleichen Infrastruktur erzeugt werden können, um Dienste, bzw. Services zu betreiben, die unterschiedliche Anforderungen an Latenz, Zuverlässigkeit, Durchsatz und Mobilität aufweisen.
Frequenzbänder für 5G NR sind in zwei Frequenzbereiche separiert. Frequenzbereich 1 (Frequency Range 1, FR1), der Unter-6-GHz-Frequenzbänder umfasst, d.h. Bänder, die üblicherweise durch vorherige Standards genutzt werden, aber auch neue Bänder, die ausgeweitet sind, um potentielle neue Spektrumsangebote von 410 MHz bis 7125 MHz abzudecken, und Frequenzbereich 2 (Frequency Range 2, FR2), der Frequenzbänder von 24,25 GHz bis 52,6 GHz umfasst. Somit umfasst FR2 die Bänder in dem mmWelle-Bereich, die aufgrund ihrer kürzeren Reichweite und höherer verfügbarer Bandbreite einen etwas anderen Ansatz in dem Funkressourcenmanagement im Vergleich zu den Bändern in dem FR1 benötigen.
Die aktuelle Architektur in LTE-Netzwerken ist völlig im Funk verteilt und völlig in dem Kernnetzwerk zentralisiert. Die Anwendungen und Dienste in 5G mit niedriger Latenz erfordern es, den Inhalt nahe an den Funk zu bringen, was zu einem lokalen Ausbruch, bzw. Break Out und Multi-Access Edge Computing (MEC) führt. 5G ermöglicht es, dass Analysen und eine Wissenserzeugung an der Quelle der Daten auftreten. Dieser Ansatz erfordert Leveraging-Ressourcen, die nicht durchgängig mit einem Netzwerk verbunden sein müssen, wie beispielsweise Laptops, Smartphones, Tablets und Sensoren. MEC stellt eine verteilte Computerumgebung zum Anwendungs- und Diensthosten bereit. Es weist auch die Fähigkeit auf, Inhalt in unmittelbarer Nähe von Mobilfunkteilnehmern für eine schnellere Reaktionszeit zu speichern und zu verarbeiten. Edge Computing deckt einen weiten Bereich von Technologien ab, wie beispielsweise kabellose Sensornetzwerke, mobile Datenerfassung, mobile Signaturanalyse, kooperatives verteiltes Peer-to-Peer-ad-hoc-Networking und - Verarbeiten auch als lokales Cloud-/Fog-Computing und Grid/Mesh-Computing klassifizierbar, Dew-Computing, Mobile-Edge-Computing, Cloudlet, verteilte Datenspeicherung und verteilter Datenabruf, automatische selbstheilende Netzwerke (Autonomie Self-Healing Networks), Remote Cloud Services, Augmented und Virtual Reality, Daten-Caching, Internet of Things (massive Kollektivität und/oder latenzkritisch), kritische Kommunikationen (autonome Fahrzeuge, Verkehrssicherheit, Echtzeitanalysen, zeitkritische Steuerung, Anwendungen im Gesundheitswesen).
Das Kommunikationssystem ist ebenfalls in der Lage mit anderen Netzwerken zu kommunizieren, wie beispielsweise einem Telefonnetzwerk, bzw. Public Switched Telephone Network oder dem Internet 312 oder von denen bereitgestellte Dienste zu nutzen. Das Kommunikationsnetzwerk kann ebenfalls in der Lage sein, die Nutzung von Cloud-Diensten zu unterstützen, beispielsweise kann mindestens ein Teil von Kernnetzwerkbetrieben als ein Cloud-Dienst ausgeführt werden (das ist in 3 durch „Cloud“ 314 dargestellt). Das Kommunikationssystem kann ebenfalls eine zentrale Steuerungsentität umfassen, oder dergleichen, die Einrichtungen für Netzwerke von unterschiedlichen Betreibern bereitstellt, um beispielsweise bei der gemeinsamen Nutzung eines Spektrums zu kooperieren.
Edge Cloud kann durch Verwendung von Network Function Virtualization (NFV) und Software Defined Networking (SDN) in ein Funkzugangsnetzwerk (Radio Access Network, RAN) gebracht werden. Eine Verwendung von Edge Cloud kann bedeuten, dass Zugangsknotenbetriebe zumindest teilweise in einem Server, Host oder einem Knoten ausgeführt werden, die betrieblich an einen Remote-Funkkopf oder eine Basisstation gekoppelt ist, die Funkteile umfasst. Es ist ebenfalls möglich, dass Knotenbetriebe auf eine Vielzahl von Servern, Knoten oder Hosts aufgeteilt werden. Eine Anwendung einer CloudRAN-Architektur ermöglicht es, das RAN-Echtzeitfunktionen auf der RAN-Seite (in einer verteilten Einheit, Distributed Unit, DU) ausgeführt werden und Nicht-Echtzeitfunktionen in einer zentralisierten Art und Weise (in einer zentralisierten Einheit, Centralized Unit, CU 308) ausgeführt werden.
Es soll ebenfalls verstanden werden, dass die Verteilung von Arbeit zwischen Kernnetzwerkbetrieben und Basisstation-Betrieben sich von der des LTE unterscheiden kann, oder sogar nicht existieren kann. Einige andere Technologieweiterentwicklungen, die wahrscheinlich verwendet werden, sind Big Data und all-IP, die die Art und Weise verändern können, in denen Netzwerke konstruiert und verwaltet werden. 5G (oder New Radio, NR)-Netzwerke werden entworfen, bzw. geplant, um mehrere Hierarchien zu unterstützen, in denen MEC-Dienste zwischen dem Kern und der Basisstation oder der nodeB (gNB) platziert werden können. Es gilt zu beachten, dass MEC ebenfalls in 4G-Netzwerken angewendet werden kann. Die gNB ist eine Node B der nächsten Generation (oder New Node B), die das 5G-Netzwerk unterstützt (d.h. das NR).
5G kann ebenfalls nicht-terrestrische Nodes, bzw. Knoten 306 nutzen, beispielsweise Zugangsknoten, um die Abdeckung von 5G-Diensten zu erweitern oder zu komplementieren, beispielsweise durch Bereitstellen eines Backhaulings, eines kabellosen Zugangs zu kabellosen Vorrichtungen, einer Servicekontinuität für Maschine-zu-Maschine (Machine-to-Machine, M2M)-Kommunikation, einer Dienstkontinuität, bzw. Servicekontinuität für Internet of Thing (IoT)-Vorrichtungen, einer Dienstkontinuität für Passagiere an Bord von Fahrzeugen, ein Sicherstellen einer Dienstverfügbarkeit für kritische Kommunikation und/oder ein Sicherstellen einer Dienstverfügbarkeit für zukünftige Eisenbahn-/Schifffahrt-/Luftfahrt-Kommunikation. Die nicht-terrestrischen Knoten können feste Positionen in Bezug auf die Erdoberfläche aufweisen oder die nicht-terrestrischen Knoten können mobile nicht-terrestrische Knoten sein, die sich in Bezug auf die Erdoberfläche bewegen können. Die nicht-terrestrischen Knoten können Satelliten und/oder HAPSs umfassen. Eine Satellitenkommunikation kann geostationäre Erdumlaufbahn (Geostationary Earth Orbit, GEO)-Satellitensysteme verwenden, aber auch erdnahe Erdumlaufbahn (Low Earth Orbit, LEO)-Satellitensysteme, insbesondere Megakonstellationen (Systeme, bei denen hunderte von (Nano-)Satelliten eingesetzt werden). Jeder Satellit in der Megakonstellation kann mehrere satellitengestützte Netzwerkentitäten abdecken, die Bodenzellen erzeugen. Die Bodenzellen können durch einen Boden-Relaisknoten 394 oder durch eine gNB erzeugt werden, die am Boden oder in einem Satelliten lokalisiert ist.
Ein Fachmann versteht, dass das dargestellte System nur ein Beispiel eines Teils eines Funkzugangssystems ist, und in der Praxis das System eine Vielzahl von (e/g)NodeBs umfassen kann, die Benutzervorrichtung einen Zugang zu einer Vielzahl von Funkzellen aufweisen kann und das System ebenfalls andere Geräte umfassen kann, wie beispielsweise Physical-Layer-Relaisknoten oder andere Netzwerkelemente, usw. Zumindest eine der (e/g)NodeBs kann eine Home(e/g)nodeB sein. Zusätzlich kann in einem geografischen Gebiet eines Funkkommunikationssystems eine Vielzahl von unterschiedlichen Arten von Funkzellen sowie eine Vielzahl von Funkzellen bereitgestellt sein. Funkzellen können Makrozellen (oder Schirmzellen, Umbrella-Zellen) sein, die große Zellen sind, die gewöhnlich einen Durchmesser von bis zu mehreren zehn Kilometern aufweisen, oder kleinere Zellen, wie beispielsweise Micro-, Femto- oder Picozellen. Die (e/g)NodeBs aus 1 kann jede Art von diesen Zellen bereitstellen. Ein zellulares Funksystem kann als ein Mehrschicht-Netzwerk implementiert sein, das mehrere Arten von Zellen umfasst. Typischerweise stellt in Mehrschicht-Netzwerken, bzw. Multi-Layer-Netzwerken ein Zugangsknoten eine Art von Zelle oder Zellen bereit, und somit ist eine Vielzahl von (e/g)NodeBs erforderlich, um solch eine Netzwerkstruktur bereitzustellen.
Für die Erfüllung des Bedarfs der Verbesserung der Bereitstellung und Leistung von Kommunikationssystemen wurde das Konzept von „Plug-and-Play“-(e/g)NodeBs eingeführt. Typischerweise umfasst ein Netzwerk, das in der Lage ist „Plug-and-Play“-(e/g)NodeBs zu verwenden, zusätzlich zu Home(e/g)NodeBs (H(e/g)nodeBs), einen Home-Node-B-Gateway oder einen HNB-GW (in 1 nicht veranschaulicht). Ein HNB-Gateway (HNB-GW), das typischerweise innerhalb eines Netzwerks eines Betreibers installiert ist, kann Traffic von einer großen Anzahl von HNBs zurück zu einem Kernnetzwerk aggregieren.
Das Radio Ressource Control (RRC)-Protokoll wird in verschiedenen kabellosen Kommunikationssystemen zum Definieren der Luftschnittstelle zwischen dem UE und einer Basisstation verwendet, wie beispielsweise eNB/gNB. Dieses Protokoll ist durch 3GPP in TS 36.331 für LTE und in TS 38.331 für 5G spezifiziert. In Bezug auf die RRC kann das UE in LTE und in 5G in einem Idle-Modus oder in einem Connected-Modus betrieben werden, wobei die Funkressourcen, die für das UE verfügbar sind, von dem Modus abhängen, in dem das UE derzeit verweilt. In 5G kann das UE auch in einem Inactive-Modus arbeiten. In dem RRC Idle-Modus weist das UE keine Verbindung zum Kommunizieren auf, aber das UE ist in der Lage, Pager-Nachrichten zu hören. In dem RRC Connected-Modus kann das UE in unterschiedlichen Zuständen arbeiten, wie beispielsweise CELL_DCH (Dedicated Channel), CELL_FACH (Forward Access Channel), CELL_PCH (Cell Paging Channel) und URA_PCH (URA Paging Channel). Das UE kann mit der eNB/gNB über verschiedene logische Kanäle kommunizieren, wie Broadcast Control Channel (BCCH), Paging Control Channel (PCCH), Common Control Channel (CCCH), Dedicated Control Channel (DCCH), Dedicated Traffic Channel (DTCH).
Die Übergänge zwischen den Zuständen werden durch eine Zustandsmaschine der RRC gesteuert. Wenn das UE eingeschaltet wird, ist es in einem Disconnected-Modus /Idle-Modus. Das UE kann in den RRC Connected-Modus übergehen, mit einem Initial Attach oder mit einem Verbindungsaufbau. Wenn von dem UE für eine kurze Zeit keine Aktivität ausgeht, kann die eNB/gNB ihre Session durch Wechseln zu RRC Inactive aussetzen und kann ihre Session durch Wechseln zu RRC Connected-Modus wiederaufnehmen. Das UE kann in den RRC Idle-Modus von dem RRC Connected-Modus oder von dem RRC Inactive Modus wechseln.
Die aktuellen Benutzer- und Steuerungsdaten vom Netzwerk an die UEs werden über physische Downlink-Kanäle übertragen, die in 5G enthalten: Physical Downlink Control Channel (PDCCH), die die notwendigen Downlink Control Information (DCI) tragen, Physical Downlink Shared Channel (PDSCH), die die Benutzerdaten und Systeminformationen für einen Benutzer tragen, und Physical Broadcast Channel (PBCH), die die erforderlichen Systeminformationen tragen, um es einem UE zu ermöglichen, dem 5G-Netzwerk beizutreten.
Die Benutzer- und Steuerungsdaten vom UE zu dem Netzwerk werden über physische Uplink-Kanäle übertragen, die in 5G enthalten: Physical Uplink Control Channel (PUCCH), die für Uplink Control Information verwendet werden, einschließlich von HARQ-Feedback-Acknowledgments, Scheduling Requests und Downlink-Channel-State-Information zur Link-Adaption, Physical Uplink Shared Channel (PUSCH), der für eine Uplink-Datenübertragung verwendet wird, und Physical Random Access Channel (PRACH), der durch das UE zum Anfordern einer Verbindungseinstellung verwendet wird, das als Random Access bezeichnet wird.
Für die 5G-Technologie war eines der wichtigsten Gestaltungsziele verbesserte Metriken von Zuverlässigkeit und Latenz, zusätzlich zu Netzwerkbelastbarkeit und Netzwerkflexibilität.
Insbesondere wenn der Betrieb des UE in dem Frequenzbereich 2 (FR2; 24,25 GHz bis 52,6 GHz), der den mmWelle-Bereich umfasst, berücksichtigt wird, wird erwartet, dass die UE-Implementierung mehrere Antennenpanels (Multi-Panel UE, MPUE) aufweist, um eine Strahllenkung über einen großen Raumwinkel durchzuführen, mit dem Ziel die Zuverlässigkeit zu maximieren.
In FR2 wird erwartet, dass sowohl die gNB als auch das UE unter Verwendung von „schmalen“ Strahlen arbeiten, was bedeutet, dass die gNB unter Verwendung von Strahlungsmustern arbeitet, die schmaler als sektorbreite Strahlen sind, und dass UE unter Verwendung von Strahlenmustern arbeitet, die schmaler als omnidirektionale Strahlen sind. Eine strahlgeformte Datenübertragung wird realisiert durch Übertragen des Signals von allen Elementen in der Antennenanordnung in die gewünschte Richtung durch Anwenden einer Amplitude und Phasen-Vorkodierung/Strahlformungsgewichtungen, d.h. Strahl-Gewichtungen. Eine strahlgeformte Übertragung von einer großen Antennenanordnung in einem massiven MIMO eines Netzwerkelements, wie beispielsweise einer Basisstation (gNb), stellt eine verbesserte Signalstärke an die gewünschten Benutzergeräte (user equipment, UE) bereit, kann aber eine signifikante Interferenz zu/bei anderen UEs erzeugen, wenn die Strahlen eine unbeabsichtigte Interferenz, bzw. Störung in der Richtung der anderen UEs erzeugen.
Mehrere Benutzer können gleichzeitig auf einer Frequenz-Zeit-Ressource in einem Mehrbenutzer-MIMO (Multi-User-MIMO, MU-MIMO) geplant sein, während ein strahlgeformtes Signal in die dominante Richtung der Benutzer übertragen wird. MU-MIMO verbessert einen Systemdurchsatz durch ein gemeinsames Planen von mehreren UEs in dem gleichen Slot auf den gleichen physischen Ressourcenblöcken (Physical Resource Blocks, PRBs). Die Vorteile von MU-MIMO können nur realisiert werden, wenn die strahlgeformte Übertragung in Richtung eines UE nicht zu viel Interferenz an/auf den anderen gemeinsam geplanten UEs erzeugt.
Die Gründe für die strahlbasierten Betriebe sind abhängig von dem Bedarf an einer erhöhten Anordnungs-/Antennenverstärkung zum Kompensieren des höheren Kopplungsverlusts bei mmWellen, aber es bringt auch einige technologische Einschränkungen mit sich. Ein strahlbasierter Betrieb erfordert eine gute Strahlkorrespondenz zwischen dem gNB und dem UE, die nur schwierig aufrechtzuerhalten ist, weil sie mit sehr schmalen Strahlen und somit einem großen Freiheitsgrad in der räumlichen Domäne eher sensibel, bzw. empfindlich gegenüber Blockaden und einer Strahlfehlausrichtung zwischen gNB und UE ist, sowie gegenüber einer Mobilität und Rotationseffekten des UE.
Ein Verfahren einer Korrelationsberechnung zwischen den Strahlen ist es, ein Punktprodukt oder inneres Produkt, bzw. Skalarprodukt ihrer Strahlgewichtungen durchzuführen, d.h. ${‖ b_{1}^{H} b_{2} ‖}^{2},$
wobei b₁ und h₂ die n_TRX × 1-Längenstrahlgewichtungsvektoren von Strahlen 1 und 2 sind. Manchmal wird die Interferenz ebenfalls berechnet als ${‖ b_{1}^{' H} b_{2}^{'} ‖}^{2},$
wobei $b_{1}^{'}$
und $b_{2}^{'}$
die $\frac{n_{T R X}}{2} \times 1 - L \ddot{a} ngenstrahlgewichtungsvektoren$

sind, die einer einzelnen Polarisation entsprechen. Dieses Verfahren kann in einer ungenauen Schätzung einer Interferenz eines Strahls auf einen anderen resultieren. Das liegt daran, weil diese Metrik nur die Interferenz eines Strahls in der Mittelachsenstrahlrichtung des anderen Strahls berechnet, jedoch kann das UE irgendwo in der Strahldominanzrichtung eines Strahls sein, wenn das UE den Strahl als den besten Strahl berichtet.
4 zeigt ein Beispiel der Strahlverstärkung (in dB) in dem Strahlraum von einigen Strahlen in der Azimutrichtung. Die Strahldominanzregion eines Strahls kann aus einem Hauptzipfel, bzw. einer Hauptkeule (engl. main lobe) sowie einigen Regionen in seinen Nebenzipfeln, bzw. Nebenkeulen (engl. side lobes) bestehen. Eine Interferenz zu einem Strahl kann aufgrund der Hauptkeule oder einer Nebenkeule eines anderen Strahls, der in seiner Strahldominanzregion auftritt, vorhanden sein. Als ein Beispiel ist die Dominanzregion eines Strahls id 1 im Folgenden gezeigt, d.h. eine Region, in der der Strahl id 1 die größte Strahlformungsverstärkung im Vergleich zu allen anderen Strahlen aufweist. Wie beobachtet, obwohl Strahl 16 anscheinend eine Null in der Strahlzeigerichtung von Strahl 1 aufweist und Strahl 8 eine größere Interferenz in der Mittelachse von Strahl 1 aufweist, erzeugen die Nebenkeulen von Strahl 16 mehr Interferenz in der Dominanzregion von Strahl 1 im Vergleich zu Strahl 8.
Es gilt zu beachten, dass diese Differenz nicht aufgedeckt wird, wenn nur das innere Produkt der Strahlgewichtungsvektoren als ein Indikator der Interferenz verwendet wird. Strahl 16 und Strahl 1 werden ein inneres Produkt von 0 aufweisen, weil die zwei Strahlgewichtungsvektoren orthogonal sind, und Strahl 8 und Strahl 1 werden ein größeres inneres Produkt aufweisen. Jedoch verursacht Strahl 16 mehr Interferenz an Strahl 1 als Strahl 8. Folglich ist es nicht ausreichend, die Interferenz aus dem inneren Produkt von Strahlgewichtungsvektoren zu berechnen, um eine Korrelation oder Interferenz zwischen diesen zu bestimmen, sondern der ganze Azimut- und Elevationswinkelraum muss berücksichtigt werden.
Im Folgenden ist ein erweitertes Verfahren zum Schätzen einer Interferenz zwischen Strahlen in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsbeispielen ausführlich beschrieben.
Das Verfahren, das in dem Flussdiagram aus 5 als Widerspiegelung des Betriebs eines Netzwerkelements, wie beispielsweise eines Zugangsknoten, z.B. einer Basisstation (gNb), offenbart ist, wobei das Verfahren umfasst: Übertragen (500), durch eine Mehrfach-Eingabe-mehrfach-Ausgabe (Multiple Input-Multiple Output, MIMO)-Antenne, von strahlgeformten Signalen auf einer Vielzahl von Strahlen unter Verwendung einer gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource; Berechnen (502) einer Strahlformungsverstärkung eines jeden Strahls in jedem Untersektor in einem Abdeckungsgebiet der Vielzahl von Strahlen; Bestimmen (504) einer Strahldominanzregion eines jeden Strahls innerhalb des Abdeckungsgebiets der Vielzahl von Strahlen; Bestimmen (506), innerhalb der Dominanzregion eines jeden Strahls, eines Durchschnitts der Strahlformungsverstärkung eines jeden der anderen Strahlen, die innerhalb der Strahldominanzregion zumindest teilweise gemeinsam lokalisiert sind; Bestimmen (508) von Interferenzschätzungen zwischen Strahlen als eine Durchschnittsinterferenz eines jeden Strahls von jedem der anderen Strahlen; und Planen (510) von Übertragungen der Strahlen durch die MIMO-Antenne auf der gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource, auf der Grundlage der Interferenzschätzungen zwischen den Strahlen.
Somit wird die Interferenz zwischen Strahlen als die Durchschnittsinterferenzleistung berechnet, die jeder Strahl (erster Strahl) auf einen anderen Strahl (zweiten Strahl) erzeugt, als die durchschnittliche Strahlformungsverstärkung des ersten Strahls in der Strahldominanzregion des zweiten Strahls. Die Gründe für diesen Ansatz sind, dass, wenn ein bestimmtes UE den zweiten Strahl als seinen besten Strahl auswählt, dies in einem beliebigen Untersektor stattfinden kann, in dem der zweite Strahl die größte Strahlformungsverstärkung aufweist. Jedoch hat die Netzwerkseite, beispielsweise die gNB, keine Kenntnis für den Untersektor, bzw. die Untersektoren, in dem/denen der dominante Weg des UE verweilt. Somit kann angenommen werden, dass der dominante Weg des UE mit gleicher Wahrscheinlichkeit in einem beliebigen Untersektor ist, in dem der zweite Strahl der dominante Strahl ist. In Anbetracht dessen wird die Interferenz des ersten Strahls auf den zweiten Strahl als die durchschnittliche Strahlformungsverstärkung des ersten Strahls in der Strahldominanzregion des zweiten Strahls berechnet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Untersektor als ein Bereich von Azimut- und Elevationswinkeln definiert.
Somit ist der Untersektor eine Winkelspanne eines Azimut- und Elevationsgebiets von Interesse in dem Abdeckungsgebiet eines Sektors oder mehrerer Sektoren, in dem die Winkelspanne durch eine vordefinierte Granularität von Azimut- und Elevationswinkeln, beispielsweise 1°, quantifiziert sein kann. Die Winkelspanne, die für die Berechnung der Strahlinterferenz verwendet wird, kann, beispielsweise für eine 120°-Zellöffnung, eine Winkelspanne von -60° bis +60° im Azimut und -20° bis +10° in Elevation sein, wobei eine Granularität von 1° für beide verwendet wird.
In jedem Untersektor kann der Strahl mit einer höchsten Verstärkung für jedes (Azimut, Elevation)-Winkelpaar gefunden werden. Der Satz von Winkeln BDR₁ = {(az,el):B₁(az,el) ≥ B_j(az,er) ∀ j} kann als die Strahldominanzregion von Strahl 1 bezeichnet werden, in der (az, ei) jeweils die Azimut- und Elevationswinkel sind, die zu einem Untersektor gehören, d.h. der quantifizierte Satz von Winkeln in dem Sektorabdeckungsgebiet, und B_j (az, el) ist die Strahlformungsverstärkung eines Strahls j in der Richtung (az, el).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren ein Speichern von Werten der durchschnittlichen Interferenz eines jeden Strahls von jedem der anderen Strahlenwerte in einer zweidimensionalen Tabelle.

Somit wird für jeden Strahl in seiner Strahldominanzregion die Durchschnittsinterferenz, gemittelt über die Winkel in seiner Strahldominanzregion, aus jedem der anderen Strahlen berechnet. Diese Werte können in einer 2-D-Tabelle gespeichert werden, wovon ein vereinfachtes Beispiel im Folgenden gezeigt ist. In der Tabelle repräsentiert I_{x_y} eine Durchschnittsinterferenz von Strahl y auf Strahl x in der Strahldominanzregion von Strahl x.

	Strahl 1	Strahl 2	Strahl 3	Strahl 4
Strahl 1	I _{1_1}	I _{1_2}	I _{1_3}	I _{1_4}
Strahl 2	I _{2_1}	I _{2_2}	I _{2_3}	I _{2_4}
Strahl 3	I _{3_1}	I _{3_2}	I _{3_3}	I _{3_4}
Strahl 4	I _{4_1}	I _{4_2}	I _{4_3}	I _{4_4}

Im Folgenden sind einige Schritte in Bezug auf das Verfahren und einige der Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben, um das Mapping einer Strahl-zu-Strahl-Durchschnittsinterferenz zu berechnen.
Somit wird die Strahlverstärkung eines jeden Strahls in jedem Azimut- und Elevationswinkelpaar in einem oder mehreren Sektor(en)abdeckungsgebieten berechnet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Strahlformungsverstärkung für einen Strahl i, dessen Strahlgewichtungsvektor gegeben ist durch n_TRX/2 × 1 Längengewichtungsvektor b_i auf einem Azimut- und Elevationswinkel(θ,ϕ)-Paar, berechnet, als $B_{i} (θ,ϕ) = {‖ H_{θ, ϕ} b_{i} ‖}^{2}$
wobei H_θ,ϕ der 1 × n_TRX/2-Lenkwinkel in der Richtung von (θ,ϕ) ist und n_TRX die Anzahl von Übertragungsempfangseinheiten (Transmission Reception Units, TRX) der Übertragungseinrichtung ist. Der Lenkvektor kann beispielsweise berechnet werden, wie in 3GPP 38.901 für die Erzeugung eines 3D-Raumkanalmodels spezifiziert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Strahldominanzregion eines jeden Strahls i bestimmt aus: $B D R_{i} = {(θ, ϕ) \in R : B_{i} (θ, ϕ) \geq B_{j} (θ, ϕ) \forall j}$
wobei R der Satz von allen (θ,ϕ)-Winkelpaaren in dem Abdeckungsgebiet von Interesse und gemäß einer vordefinierten Quantisierungspolitik ist, und B''(0,qb) die Strahlformungsverstärkung eines Strahls x an jeweils einem Azimut- und Elevationswinkel θ und ϕ ist.
Wie oben erwähnt, wird innerhalb der Dominanzregion eines jeden Strahls der Durchschnitt der Strahlverstärkung von allen anderen Strahlen bestimmt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Durchschnittsinterferenz von Strahl b_j auf/an b_i berechnet als $I_{i_j} = \frac{\sum_{(θ, ϕ) \in B D R_{I}} B_{j} (θ, ϕ)}{| B D R_{i} |},$
wobei |BDR_i| die Kardinalität des Satzes BDR_i ist, oder die Anzahl von Einträgen in dem Satz BDR_i.
Die Interferenz I_{x_y}, wie oben berechnet, kann bei der Berechnung des Mehrbenutzer-Signal+Interferenzrauschverhältnisses (multi-user signal+interference noise ratio, MU-SINR), Proportional Fair Scheduling (PF)-Metrik, usw. zum Auswählen von Benutzern verwendet werden. Das MU-SINR kann wiederum in dem Linkadaptionsalgorithmus zur Modulation-and-Coding Scheme (MCS)-Auswahl der gemeinsam geplanten UEs verwendet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Interferenzschätzung zwischen Strahlen für Benutzerpaarungsentscheidungsfindung in einer Mehrbenutzer-MIMO (Multi-User-MIMO, MU-MIMO)-Planung verwendet. Somit kann die Zwischenstrahl-Interferenztabelle wie oben gezeigt verwendet werden, um in einer MU-MIMO-Weise diese Benutzer gemeinsam zu planen, deren dienende Strahlen miteinander weniger interferierend sind, um die spektrale Effizienz zu erhöhen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Interferenzschätzung zwischen Strahlen für eine MU-SINR-Berechnung in einer MU-MIMO-Planung verwendet. Somit wird das MU-SINR auf der Grundlage eines SU-SINR berechnet, während der MU-Interferenz zwischen den gemeinsam geplanten UEs Rechnung getragen wird. MU-SINR wird in der Bestimmung von MCS verwendet. Ein geeignetes MCS verbessert den Durchsatz durch Verwendung des optimalen MCS für die erwartete Kanalbedingung der Übertragung. MU-SINR für Layer l_u eines Benutzers u wird wie folgt berechnet: $γ_{u} (l_{u}) = \frac{\frac{S U - S I N R_{l_{u}}}{P}}{\frac{S U - S I N R_{l_{u}}}{P} \sum_{u' \neq u} \sum_{l_{u'}} I_{l_{u -} l_{u'}} + 1}$
wobei P die Gesamtanzahl von gemeinsam geplanten UEs ist und u' den Index eines gemeinsam geplanten interferierenden UE angibt. SU-SINR wird durch das UE berechnet, unter der Annahme, dass eine volle Basisstationsübertragungsleistung dem UE von Interesse zugeordnet ist, aber während der MU-MIMO-Übertragung die Übertragungsleistung gleich auf die P gemeinsam geplanten UEs aufgeteilt wird. Die Interferenz des Strahls, der für eine Übertragung eines Layers l_u' von Benutzer u' verwendet wird, auf den Strahl, der für einen Layer l_u von Benutzer u verwendet wird, ist I_lu-lu'.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Interferenzschätzung zwischen Strahlen auch zum Planen von Benutzern verwendet werden, die gemeinsam durch multiple Transmission/Reception Points (TRPs) bedient werden. Die UEs, die in der Abdeckung der mehreren TRPs (Zellen) sind, werden durch die Strahlen von diesen TRPs bedient, die die höchste Interferenz zueinander aufweisen. Als Ergebnis wird die Leistung der UEs verbessert, wenn sie durch mehrere TRPs bedient werden, die ihre am meisten überlappenden Strahlen nutzen.
Einige beispielhafte Plots der Strahlpaare und einer Durchschnittsinterferenz (linear) in einer Strahldominanzregion sind in 6a und 6b gezeigt. Die Messanordnung, die den Ergebnissen zugrunde liegt, umfasst eine Antennenanordnung einer Dimension von 12x8x2, wobei 3 benachbarte Strahler in vertikaler Richtung zu einer Übertragungsempfangseinheit (Transmission Reception Unit, TRX) kombiniert sind. Es gibt eine Gesamtheit von 225 überabgetasteten DFT-Strahlen, wodurch eine Tabelle einer Größe von 225x225 erzeugt wird, um eine Durchschnittsinterferenz eines jeden Strahls auf/zu jeden anderen Strahl bereitzustellen.
In dem in 6a gezeigten Beispiel liegen Strahl id 1 und 2 in Azimut näher beieinander und überlappen vollständig in Elevation. Somit gibt es ein großes gegenseitiges Überlappen von diesen Strahlen in deren Dominanzregion. Die Durchschnittsinterferenz von Strahl id 2 auf Strahl id 1, I_{1_2} = 31,46 dB und Strahl id 1 auf Strahl id 2, I_{2_1} = 31,5 dB.
In dem in 6b gezeigten Beispiel zeigt die Korrelation zwischen Strahlen 14 und 6, dass diese zwei Strahlen in Azimut ausreichend voneinander beabstandet sind und somit eine Korrelation zwischen deren Hauptkeulen insignifikant ist. Nur Nebenkeulen von diesen Strahlen produzieren Interferenz in der Strahldominanzregion eines jeden der anderen Strahlen. Somit ist die Interferenz gering, d.h. I_{14_6} = 4,96 dB und I_{6_14} = 9,87 dB.
Wie durch die zwei oben aufgezeigten Beispiele veranschaulicht, kann eine gewaltige Differenz in der Interferenz von unterschiedlichen Strahlen vorliegen. Demnach ermöglicht es eine genaue Berechnung der Interferenz zwischen Strahlen, wie durch das Verfahren und das zugehörige Ausführungsbeispiel definiert, MU-MIMO-Verstärkungen signifikant zu verbessern.
Ein Gerät, wie beispielsweise eine Basisstation (gNb), umfasst gemäß einem Aspekt eine Mehrfach-Eingabe-mehrfach-Ausgabe (Multiple Input-Multiple Output, MIMO)-Antenne zum Übertragen von strahlgeformten Signalen auf einer Vielzahl von Strahlen, unter Verwendung einer gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource; eine Einrichtung zum Berechnen einer Strahlformungsverstärkung eines jeden Strahls in jedem Untersektor in einem Abdeckungsgebiet der Vielzahl von Strahlen; eine Einrichtung zum Bestimmen einer Strahldominanzregion eines jeden Strahls innerhalb des Abdeckungsgebiets der Vielzahl von Strahlen; eine Einrichtung zum Bestimmen, innerhalb der Dominanzregion eines jeden Strahls, eines Durchschnitts der Strahlformungsverstärkung eines jeden der anderen Strahlen, die innerhalb der Strahldominanzregion zumindest teilweise gemeinsam lokalisiert sind; eine Einrichtung zum Bestimmen von Interferenzschätzungen zwischen Strahlen als eine Durchschnittsinterferenz eines jeden Strahls eines jeden der anderen Strahlen; und eine Einrichtung zum Planen von Übertragungen der Strahlen durch die MIMO-Antenne auf der gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource, auf der Grundlage der Interferenzschätzungen zwischen Strahlen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gerät eine Einrichtung zum Speichern von Werten der Durchschnittsinterferenz eines jeden Strahls eines jeden der anderen Strahlenwerte in einer zweidimensionalen Tabelle.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Untersektor als ein Bereich von Azimut- und Elevationswinkeln definiert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gerät eine Einrichtung zum Berechnen der Strahlformungsverstärkung für einen Strahl i, dessen Strahlgewichtungsvektor gegeben ist durch den n_TRX/2 × 1 Längengewichtungsvektor b_i auf einem Azimut- und Elevationswinkel (θ,ϕ)-Paar, als: $B_{i} (θ, ϕ) = {‖ H_{θ, ϕ} b_{i} ‖}^{2}$
wobei H_θ,ϕ der 1 × n_TRX/2 Lenkvektor in der Richtung von (θ,ϕ) ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gerät eine Einrichtung zum Bestimmen der Strahldominanzregion einen jeden Strahls i, als: $B D R_{i} = {(θ, ϕ) \in R : B_{i} (θ, ϕ) \geq B_{j} (θ, ϕ) \forall j}$
wobei R der Satz von allen (θ,ϕ)-Winkelpaaren in dem Abdeckungsgebiet von Interesse und gemäß einer vordefinierten Quantisierungspolitik ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gerät eine Einrichtung zum Berechnen einer Durchschnittsinterferenz vom Strahl b_j bis b_i als: $I_{i_j} = \frac{\sum_{(θ, ϕ) \in B R D_{i}} B_{j} (θ, ϕ)}{| B D R_{i} |}$
wobei |BDR_i| die Kardinalität des Satzes BDR_i ist oder die Anzahl von Einträgen in dem Satz BDR_i.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gerät eine Einrichtung zur Verwendung der Interferenzschätzung zwischen Strahlen für eine Benutzerpaarungsentscheidungsfindung in einer Mehrbenutzer-MIMO (Multi-User-MIMO, MU-MIMO)-Planung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gerät eine Einrichtung zur Verwendung der Interferenzschätzung zwischen Strahlen für eine Mehrbenutzer-Signal+Interferenzrauschverhältnis (multi-user signal+interference noise ratio, MU-SINR)-Berechnung in einer MU-MIMO-Planung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gerät eine Einrichtung zur Verwendung der Interferenzschätzung zwischen Strahlen zum Planen von Benutzergeräten, die durch multiple Transmission/Reception Points (TRPs) gemeinsam bedient werden.
Die Einrichtungen, wie hierin und in zugehörigen Ausführungsbeispielen erwähnt, können mindestens einen Prozessor umfassen, und mindestens einen Speicher, der Computerprogrammcode umfasst, wobei der mindestens eine Speicher und Computerprogrammcode dazu eingerichtet sind, um, mit dem mindestens einen Prozessor, die Leistung des Geräts zu veranlassen.
Ein Gerät gemäß einem weiteren Aspekt umfasst mindestens einen Prozessor und mindestens einen Speicher, wobei der mindestens eine Speicher mit Computerprogrammcode darauf gespeichert ist, wobei der mindestens eine Speicher und der Computerprogrammcode dazu eingerichtet sind, um, mit dem mindestens einen Prozessor, das Gerät zu veranlassen, mindestens Folgendes durchzuführen: Übertragen, durch eine Mehrfach-Eingabe-mehrfach-Ausgabe (Multiple Input-Multiple Output, MIMO)-Antenne, von strahlgeformten Signalen auf einer Vielzahl von Strahlen unter Verwendung einer gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource; Berechnen einer Strahlformungsverstärkung eines jeden Strahls in jedem Untersektor in einem Abdeckungsgebiet der Vielzahl von Strahlen; Bestimmen einer Strahldominanzregion eines jeden Strahls innerhalb des Abdeckungsgebiets der Vielzahl von Strahlen; Bestimmen, innerhalb der Dominanzregion eines jeden Strahls, eines Durchschnitts der Strahlformungsverstärkung eines jeden der anderen Strahlen, die innerhalb der Strahldominanzregion zumindest teilweise gemeinsam lokalisiert sind; Bestimmen von Interferenzschätzungen zwischen Strahlen als eine Durchschnittsinterferenz eines jeden Strahls von jedem der anderen Strahlen; und Planen von Übertragungen der Strahlen durch die MIMO-Antenne auf der gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource, auf der Grundlage der Interferenzschätzungen zwischen den Strahlen.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Computerprogrammprodukt, das auf einem nichttransitorischen Speichermedium gespeichert ist, das Computerprogrammcode umfasst, der, wenn er durch mindestens einen Prozessor ausgeführt wird, ein Gerät veranlasst, mindestens durchzuführen: Übertragen, durch eine Mehrfach-Eingabe-mehrfach-Ausgabe (Multiple Input-Multiple Output, MIMO)-Antenne, von strahlgeformten Signalen auf einer Vielzahl von Strahlen unter Verwendung einer gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource; Berechnen einer Strahlformungsverstärkung eines jeden Strahls in jedem Untersektor in einem Abdeckungsgebiet der Vielzahl von Strahlen; Bestimmen einer Strahldominanzregion eines jeden Strahls innerhalb des Abdeckungsgebiets der Vielzahl von Strahlen; Bestimmen, innerhalb der Dominanzregion eines jeden Strahls, eines Durchschnitts der Strahlformungsverstärkung eines jeden der anderen Strahlen, die innerhalb der Strahldominanzregion zumindest teilweise gemeinsam lokalisiert sind; Bestimmen von Interferenzschätzungen zwischen Strahlen als eine Durchschnittsinterferenz eines jeden Strahls von jedem der anderen Strahlen; und Planen von Übertragungen der Strahlen durch die MIMO-Antenne auf der gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource, auf der Grundlage der Interferenzschätzungen zwischen den Strahlen.
Allgemein können die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder Sonderzweckschaltungen oder einer beliebigen Kombination davon implementiert sein. Während verschiedene Aspekte der Erfindung als Blockdiagramme oder unter Verwendung einiger anderer bildlicher Darstellungen veranschaulicht und beschrieben werden, ist es wohl verstanden, dass diese Blöcke, Geräte, Systeme, Techniken oder Verfahren, die hierin beschrieben sind, implementiert sein können in, als nicht beschränkende Beispiele, Hardware, Software, Firmware, Sonderzweckschaltungen oder einer Sonderzwecklogik, Universalhardware oder einer Universalsteuerungseinrichtung oder anderen Berechnungsvorrichtungen, oder einigen Kombinationen davon.
Ausführungsbeispiele der Erfindungen können in verschiedenen Komponenten praktiziert werden, wie beispielsweise integrierte Schaltkreismodule. Die Ausgestaltung von integrierten Schaltungen ist insgesamt ein hochautomatisierter Vorgang. Komplexe und leistungsstarke Softwaretools sind zum Konvertieren einer logischen Level-Ausgestaltung in eine Halbleiterschaltung-Ausgestaltung, die bereit ist, auf einem Halbleitersubstrat geätzt und ausgebildet zu werden, verfügbar.
Programme, wie beispielsweise diese, die durch Synopsys, Inc. of Mountain View, California and Cadence Design, of San Jose, California bereitgestellt sind, leiten Leiter und lokalisieren Komponenten automatisch auf einem Halbleiterchip, unter Verwendung von bewährten Ausgestaltungsregeln, bzw. Designregeln sowie Bibliotheken von vorgespeicherten Gestaltungsmodulen. Sobald die Gestaltung für eine Halbleiterschaltung abgeschlossen ist, kann die resultierende Gestaltung in einem standardisierten elektronischen Format (beispielsweise Opus, GDSII, oder dergleichen) zu einer Halbleiterfertigungseinrichtung oder „Fab“ zur Herstellung übertragen werden.
Die voranstehende Beschreibung wurde im Wege von beispielhaften und nicht einschränkenden Beispielen einer vollständigen und informativen Beschreibung des beispielhaften Ausführungsbeispiels dieser Erfindung bereitgestellt. Jedoch können verschiedene Modifikationen und Adaptionen dem Fachmann in Anbetracht der voranstehenden Beschreibung deutlich werden, wenn im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen und den angezeigten Beispielen gelesen. Jedoch werden alle solche und ähnliche Modifikation der Lehren dieser Erfindung weiterhin in den Umfang dieser Erfindung fallen.

Claims

Gerät, mit: einer Multiple Input-Multiple Output, MIMO,-Antenne zum Übertragen von strahlgeformten Signalen auf einer Vielzahl von Strahlen unter Verwendung einer gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource; einer Einrichtung zum Berechnen einer Strahlformungsverstärkung eines jeden Strahls in jedem Untersektor in einem Abdeckungsgebiet der Vielzahl von Strahlen; einer Einrichtung zum Bestimmen einer Strahldominanzregion eines jeden Strahls innerhalb des Abdeckungsgebiets der Vielzahl von Strahlen; einer Einrichtung zum Bestimmen, innerhalb der Dominanzregion eines jeden Strahls, eines Durchschnitts der Strahlformungsverstärkung eines jeden der anderen Strahlen, die innerhalb der Strahldominanzregion zumindest teilweise gemeinsam lokalisiert sind; einer Einrichtung zum Bestimmen von Interferenzschätzungen zwischen Strahlen als eine Durchschnittsinterferenz eines jeden Strahls von jedem der anderen Strahlen; und einer Einrichtung zum Planen von Übertragungen der Strahlen durch die MIMO-Antenne auf der gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource, auf der Grundlage der Interferenzschätzungen zwischen den Strahlen.
Gerät nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung zum Speichern von Werten der Durchschnittsinterferenz eines jeden Strahls von jedem der anderen Strahlenwerte in einer zweidimensionalen Tabelle.
Gerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Untersektor als ein Bereich von Azimut- und Elevationswinkeln definiert ist.
Gerät nach Anspruch 3, mit einer Einrichtung zum Berechnen der Strahlformungsverstärkung für einen Strahl i, dessen Strahlgewichtungsvektor gegeben ist durch den n_TRX/2 × 1 Längengewichtungsvektor b_i auf einem Azimut- und Elevationswinkel (θ,ϕ)-Paar, als $B_{i} (θ, ϕ) = {‖ H_{θ, ϕ} b_{i} ‖}^{2}$
wobei H_θ,ϕ der 1 × n_TRX/2 Lenkvektor in der Richtung von (θ,ϕ) ist und n_TRX die Anzahl von Übertragungsempfangseinheiten, TRX, der Übertragungseinrichtung ist.
Gerät nach Anspruch 3 oder 4, mit einer Einrichtung zum Bestimmen der Strahldominanzregion eines jeden Strahls i, als: $B R D_{i} = {(θ, ϕ) \in R : B_{i} (θ, ϕ) \geq B_{j} (θ, ϕ) \forall j}$
wobei R der Satz von allen (θ,ϕ)-Winkelpaaren in dem Abdeckungsgebiet von Interesse und gemäß einer vordefinierten Quantisierungspolitik ist, und B_x(θ,ϕ) die Strahlformungsverstärkung eines Strahls x an jeweils einem Azimut- und Elevationswinkel θ und ϕ ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 3-5, mit einer Einrichtung zum Berechnen einer Durchschnittsinterferenz von Strahl b_j an b_i, als $I_{i_j} = \frac{\sum_{(θ, ϕ) \in B R D_{i}} B_{j} (θ, ϕ)}{| B R D_{i} |},$
wobei |BDR_i| die Kardinalität des Satzes BDR_i ist oder die Anzahl von Einträgen in dem Satz BDR_i.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung zur Verwendung der Interferenzschätzung zwischen Strahlen für eine Benutzerpaarungsentscheidungsfindung in einer Mehrbenutzer-MIMO, MU-MIMO,-Planung.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung zur Verwendung der Interferenzschätzung zwischen Strahlen für eine Mehrbenutzer-Signal+Interferenzrauschverhältnis, MU-SINR,-Berechnung in einer MU-MIMO-Planung.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung zur Verwendung der Interferenzschätzung zwischen den Strahlen zum Planen von Benutzergeräten, die gemeinsam durch multiple Transmission/Reception Points, TRPs, bedient werden.
Verfahren, mit: Übertragen, durch eine Multipe Input-Multiple Output, MIMO,-Antenne, von strahlgeformten Signalen auf einer Vielzahl von Strahlen unter Verwendung einer gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource; Berechnen einer Strahlformungsverstärkung eines jeden Strahls in jedem Untersektor in einem Abdeckungsgebiet der Vielzahl von Strahlen; Bestimmen einer Strahldominanzregion eines jeden Strahls innerhalb des Abdeckungsgebiets der Vielzahl von Strahlen; Bestimmen, innerhalb der Dominanzregion eines jeden Strahls, eines Durchschnitts der Strahlformungsverstärkung eines jeden der anderen Strahlen, die innerhalb der Strahldominanzregion zumindest teilweise gemeinsam lokalisiert sind; Bestimmen von Interferenzschätzungen zwischen Strahlen als eine Durchschnittsinterferenz eines jeden Strahls von jedem der anderen Strahlen; und Planen von Übertragungen der Strahlen durch die MIMO-Antenne auf der gemeinsamen frequenz- und zeitbegrenzten physischen Kanalressource, auf der Grundlage der Interferenzschätzungen zwischen den Strahlen.
Verfahren nach Anspruch 10, mit Speichern von Werten der Durchschnittsinterferenz eines jeden Strahls von jedem der anderen Strahlenwerte in einer zweidimensionalen Tabelle.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Untersektor als ein Bereich von Azimut- und Elevationswinkeln definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 12, mit Berechnen der Strahlformungsverstärkung für einen Strahl i, dessen Strahlgewichtungsvektor gegeben ist durch den n_TRX/2 × 1 Längengewichtungsvektor b_i auf einem Azimut- und Elevationswinkel (θ,ϕ)-Paar, als $B_{i} (θ, ϕ) = {‖ H_{θ, ϕ} b_{i} ‖}^{2}$
wobei H_θ,ϕ der 1 × n_TRX/2 Lenkvektor in der Richtung von (θ,ϕ) ist.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, mit Bestimmen der Strahldominanzregion eines jeden Strahls i, als: $B D R_{i} = {(θ, ϕ) \in R : B_{i} (θ, ϕ) \geq B_{j} (θ, ϕ) \forall j}$
wobei R der Satz von allen (θ,ϕ)-Winkelpaaren in dem Abdeckungsgebiet von Interesse und gemäß einer vordefinierten Quantisierungspolitik ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-14, mit Berechnen einer Durchschnittsinterferenz von Strahl b_j an b_i, als $I_{i_j} = \frac{\sum_{(θ, ϕ) \in B D R_{i}} B_{j} (θ, ϕ)}{| B D R_{i} |},$
wobei |BDR_i| die Kardinalität des Satzes BDR_i ist oder die Anzahl von Einträgen in dem Satz BDR_i.