本發(fā)明涉及移動通信技術，尤其涉及一種在基于毫米波通信的通信系統(tǒng)中實施波束追蹤的方法和裝置。
背景技術：
：毫米波通信(MillimeterWaveCommunication，MMC)被視為5G無線網(wǎng)絡中的關鍵技術。MMC預計能夠支持吉比特層級的數(shù)據(jù)傳輸。然而，由于嚴重的傳輸損耗，在毫米波的傳輸信道質量方面存在很大挑戰(zhàn)。幸運地是由于相較于4G網(wǎng)絡的波長較短，能夠在MMC中有利地使用緊湊的天線陣列?；诓ㄊ膫鬏?shù)慕鉀Q方案能夠顯著地改善信道質量并且實現(xiàn)高數(shù)據(jù)率的傳輸。但是這種傳輸具有一些局限性：1.這種傳輸更適于半靜態(tài)傳輸情形。由于波束范圍較窄，對于高移動性的用戶，由于用戶可能移動出傳輸波束的覆蓋范圍，因此性能將下降。2.碼本的尺寸是受限的，因此很難通過單個信道質量指示(ChannelQualityIndicator,CQI)反饋來實現(xiàn)定向波束傳輸(steeringbeamtransmission)。因此，需要設計一種快速的波束跟蹤(beam-tracing)方案來確保在5GMMC網(wǎng)絡中的基于波束的高數(shù)據(jù)率傳輸。技術實現(xiàn)要素：為了解決上述技術問題，在本發(fā)明中將提出了一種基于多個CQI反饋的波束跟蹤方案，其能夠被用于實現(xiàn)在MMC網(wǎng)絡中的定向波束傳輸。在此將其稱為BT-MCQI(beambasedtransmission-multipleCQI)。通過本發(fā)明能夠在5GMMC網(wǎng)絡中以高數(shù)據(jù)率來支持多個移動用戶。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種在基于毫米波通信的通信系統(tǒng)中的用戶設備中用于協(xié)助基站實施波束追蹤的方法，所述方法包括：遍歷所有的預編碼矩陣來為一個波束計算信道容量；從所述預編碼矩陣中選擇n個預編碼矩陣，其中，使用所述n個預編碼矩陣所計算的信道容量是所有所計算的信道容量中前n個最大的信道容量；確定幅度向量，所述幅度向量由與前n個最大的信道容量分別對應的n個信道性能指標構成；向所述基站發(fā)送與所述n個預編碼矩陣分別對應的n個預編碼矩陣指示以及所述幅度向量。優(yōu)選地，通過下式來確定所述幅度向量：a＝[1,α1,....,αn-1]；其中，αn-1為第n個最大的信道容量對應的信道性能指標與最大的信道容量對應的信道性能指標的商。優(yōu)選地，所述信道性能指標包括：信噪比、信號與干擾加噪聲比或信號與噪聲失真比。優(yōu)選地，n為2或3。優(yōu)選地，所述預編碼矩陣的列數(shù)相應于所述通信系統(tǒng)中的秩的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種在基于毫米波通信的通信系統(tǒng)中的基站中用于實施波束追蹤的方法，所述方法包括：a.從用戶設備接收n個預編碼矩陣指示以及幅度向量，其中所述幅度向量由n個信道性能指標構成，所述n個信道性能指標分別與n個信道容量對應，所述n個信道容量是所述用戶設備遍歷所有的預編碼矩陣來為一個波束計算信道容量后得出的所有所計算的信道容量中前n個最大的信道容量；b.基于與所述n個預編碼矩陣指示分別對應的n個預編碼矩陣和所述幅度向量來確定第一預編碼矩陣；以及c.使用所述第一預編碼矩陣向所述用戶設備發(fā)送數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述幅度向量為：a＝[1,α1,....,αn-1]；其中，αn-1為所述用戶設備遍歷所有的預編碼矩陣來為一個波束計算信道容量之后所述用戶設備所計算的第n個最大的信道容量對應的信道性能指標與所述用戶設備所計算的最大的信道容量對應的信道性能指 標的商。優(yōu)選地，步驟b進一步包括：b1.通過下式確定矩陣H‾=[[W(1),...,W(n)]1·I0...00α1·I...0............000αn-1·I]H;]]>其中，W(n)為第n個預編碼矩陣，I為m階的單位矩陣；b2.將所述矩陣奇異分解成：H‾=UΛVH;]]>以及b3.從矩陣V中提取前m個豎向量作為所述第一預編碼矩陣；其中m相應于所述通信系統(tǒng)中的秩的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提出了一種在基于毫米波通信的通信系統(tǒng)中的用戶設備中用于協(xié)助基站實施波束追蹤的裝置，所述裝置包括：計算單元，用于遍歷所有的預編碼矩陣來為一個波束計算信道容量；選擇單元，用于從所述預編碼矩陣中選擇n個預編碼矩陣，其中，使用所述n個預編碼矩陣所計算的信道容量是所有所計算的信道容量中前n個最大的信道容量；確定單元，用于確定幅度向量，所述幅度向量由與所述前n個最大的信道容量分別對應的n個信道性能指標構成；發(fā)送單元，用于向所述基站發(fā)送與所述n個預編碼矩陣分別對應的n個預編碼矩陣指示以及所述幅度向量。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提出了一種在基于毫米波通信的通信系統(tǒng)中的基站中用于實施波束追蹤的裝置，所述裝置包括：接收單元，用于從用戶設備接收n個預編碼矩陣指示以及幅度向量，其中所述幅度向量由n個信道性能指標構成，所述n個信道性能指標分別與n個信道容量對應，所述n個信道容量是所述用戶設備遍歷所有的預編碼矩陣來為一個波束計算信道容量后得出的所有所計算的信道容量中前n個最大的信道容量；確定單元，用于基于與所述n個預編碼矩陣指示分別對應的n個預編碼矩陣和所述幅度向量來確定第一預編碼矩陣；以及發(fā)送單元，用于使用所述第一預編碼矩陣向所述用戶設備發(fā)送數(shù)據(jù)。附圖說明通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更加明顯：圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的波束增益示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的優(yōu)化的定向波束示意圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的實施波束追蹤的方法流程圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的實施波束追蹤的用戶設備側的裝置示意圖；以及圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的實施波束追蹤的基站側的裝置示意圖。在圖中，貫穿不同的示圖，相同或類似的附圖標記表示相同或相對應的部件或特征。具體實施方式本發(fā)明的基本思路在于:在BT-MCQI中，用戶設備在同一時隙中同時反饋多個CQI至基站。這例如包括多個PMI(PrecodingMatrixIndicator，預編碼矩陣指示)和幅度矢量。這些參數(shù)被用于優(yōu)化發(fā)射波束，從而發(fā)射波束能夠準確地對準/追蹤用戶設備。本發(fā)明的特點例如在于：1.優(yōu)化的波束能夠更好地匹配傳輸信道來實現(xiàn)定向波束傳輸，并且實現(xiàn)更高的性能增益；2.實現(xiàn)了更平滑的波束追蹤，并且能夠提供穩(wěn)定的用戶特定服務，例如為特定的用戶設備提供具有穩(wěn)定的高數(shù)據(jù)率的數(shù)據(jù)傳輸；3.對反饋周期要求較小，并且降低了系統(tǒng)負擔。在下文中，將結合方法流程圖3和場景圖1和圖2來詳細描述BT-MCQI的具體實施方式。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的波束增益示意圖。如圖1所示，為了改善信道質量，發(fā)射波束組(transmitbeamgroup)用于覆蓋所有的蜂窩網(wǎng)區(qū)域。例如，在圖1中，設計k個波束來覆蓋整個蜂窩 區(qū)域。這些k個波束都是可以動態(tài)變化的。在圖1中，與第m個波束相關聯(lián)有一個用戶設備。該用戶設備受到波束m的天線增益為am，波束n的天線增益為an。在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，用戶設備將反饋一個PMI至基站，然后該基站將由此決定將使用的MCS等級等。然而，如果用戶設備從第m個波束移動至第n個波束，則第m個波束所實現(xiàn)的波束增益將連續(xù)地下降，這將導致系統(tǒng)性能的下降。即使用戶設備沒有移動，由于碼本尺寸受限，其也不能夠獲得最大的波束增益。因此，為了克服這些潛在問題并改善系統(tǒng)性能，將設計多個CQI反饋給基站以優(yōu)化發(fā)射波束。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的實施波束追蹤的方法流程圖。如圖3中的步驟301所示，用戶設備將遍歷所有的預編碼矩陣來為一個波束計算信道容量。在此，用戶設備將使用碼本中的所有預編碼矩陣來計算第i個波束的信道容量。為了示例性說明，在本方面的一個實施方式中，可以使用式1來進行信道容量Ci的計算：ci=Σz=1Zlog2|I+(HzWi)(HzWi)H|---(1)]]>其中，Z是這個波束中的子載波的數(shù)量，矩陣Hz是信道矩陣，矩陣I是單位矩陣，Wi則是預編碼矩陣。在步驟S302中，用戶設備從所有的預編碼矩陣中選擇n個預編碼矩陣，其中，使用n個預編碼矩陣所計算的信道容量是所有所計算的信道容量中前n個最大的信道容量。在此，n為大于1的整數(shù)。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，n為2或3。在此，使用的預編碼矩陣的列數(shù)相應于通信系統(tǒng)中的秩的數(shù)量。例如，當秩為1，也即傳輸1個流的情況下，選擇1列作為預編碼矩陣，而在秩為2，也即傳輸2個流的情況下，選擇2列一組作為預編碼矩陣。在該步驟中將基于最大信道容量標準，根據(jù)可實現(xiàn)的信道容量的降序來選擇多個預編碼矩陣。在此，將針對基于兩個反饋CQI(即n為2)的發(fā)射波束優(yōu)化為 例進行說明。因此，將選取實現(xiàn)最大信道容量c(1)和第二大的信道容量c(2)的兩個預編碼矩陣W(1)和W(2)。事實上，在該步驟中，用戶設備確定了與圖1中第m個波束與第n個波束分別相關的預編碼矩陣W(1)和W(2)。信道容量c(1)和c(2)則是第m個波束與第n個波束的信道容量。在步驟S303中，用戶設備將確定幅度向量。該幅度向量將用于為基站提供功率指示，從而基站可以判斷用戶設備的方向偏離，例如朝第m個波束偏，還是朝第n個波束偏。在該步驟中，用戶設備將基于前個步驟中得出的前n個最大的信道容量來推出相對應的n個信道性能指標，并以這n個信道性能指標構成幅度向量。在此，信道性能指標包括：信噪比、信號與干擾加噪聲比或信號與噪聲失真比。優(yōu)選地，通過式2來確定幅度向量：a＝[1,α1,....,αn-1](2)其中，αn-1為第n個最大的信道容量對應的信道性能指標與最大的信道容量對應的信道性能指標的商。下文仍以n為2進行詳細說明：a＝[1,α1]α1為第2個最大的信道容量對應的信道性能指標與最大的信道容量對應的信道性能指標的商。在信道性能指標例如為信噪比的情況下，例如可以利用式3確定α1：a=1,α1=1,2c(2)-12c(1)-1---(2)]]>式中的c(1)和c(2)分別是前文確定的最大的信道容量和第二大的信道容量。本領域的技術人員應當理解，上述方式僅僅是示例性的，在不同的標準下，也可以使用其他方式來確定幅度向量。在步驟S304中，用戶設備向基站發(fā)送與n個預編碼矩陣分別對應的n個預編碼矩陣指示以及幅度向量。在n為2的情況下，替代發(fā)送幅度向量，也可以僅僅發(fā)送α1。在步驟S305中，基站基于與n個預編碼矩陣指示分別對應的n個 預編碼矩陣和幅度向量來確定第一預編碼矩陣。也即，在此步驟中，基站將確定一個新的預編碼矩陣。這例如可以式4所示出的通用等式來確定：W＝func(W(1)....W(n),α1.....αn-1)(4)W(1)至W(n)分別對應第一個預編碼矩陣至第n個預編碼矩陣。類似地，在n為2的情況下，可以用下述通用等式：W＝func(W(1),W(2),α1)在下文將給出上述通用等式的一個示例，本領域的技術人員應當理解，下述方式僅僅是示例性的，而非限制性的。首先，將通過下式5確定矩陣H‾=[[W(1),...,W(n)]1·I0...00α1·I...0............000αn-1·I]H---(5)]]>其中，如前所述，W(n)為第n個預編碼矩陣，并且式5中的n個預編碼矩陣形成了一個新的矩陣，I為m階的單位矩陣。例如，在秩為1的情況下，αn-1·I將是一個值，在秩為2的情況下，αn-1·I將是一個2乘2的矩陣。然后，將矩陣奇異分解成：H‾=UΛVH---(6)]]>接著，從矩陣V中提取前m個豎向量作為第一預編碼矩陣，其中m相應于通信系統(tǒng)中的秩的數(shù)量。例如，當秩為1，也即傳輸1個流的情況下，選在第1個豎向量作為第一預編碼矩陣，而在秩為2，也即傳輸2個流的情況下，選擇前2個豎向量作為第一預編碼矩陣。下文仍將以n為2并且秩為1進行示例性說明。在該情況下，式5轉換為H‾=[W(1),W(2)]100α1]H]]>然后，仍依據(jù)式6來進行信道奇異值分解來提取主向量。類似地，從矩陣V中獲取第一組向量。由于列數(shù)量取決于通信系統(tǒng)中的秩的數(shù)量，因此將提取第1列向量。在該步驟中實現(xiàn)了發(fā)射波束優(yōu)化，這例如如圖2所示。使用該新的預編碼矩陣將產生的新的波束，如斜線區(qū)域所示。在n＝2的情況下，這也意味著根據(jù)波束m和波束n來導出了新的波束。在步驟S306中，基站將使用第一預編碼矩陣向用戶設備發(fā)送數(shù)據(jù)。參照圖1和圖2，可以清楚地看見優(yōu)化的波束能夠被更好地導向至用戶設備，并且改善信道質量和系統(tǒng)性能。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的實施波束追蹤的用戶設備側的裝置示意圖。如圖4所示，該裝置40包括計算單元401、選擇單元402、確定單元403和發(fā)送單元404。計算單元401用于遍歷所有的預編碼矩陣來為一個波束計算信道容量。選擇單元402用于從預編碼矩陣中選擇n個預編碼矩陣，其中，使用n個預編碼矩陣所計算的信道容量是所有所計算的信道容量中前n個最大的信道容量。確定單元403用于確定幅度向量，幅度向量由與前n個最大的信道容量分別對應的n個信道性能指標構成。發(fā)送單元404用于向基站發(fā)送與n個預編碼矩陣分別對應的n個預編碼矩陣指示以及幅度向量。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的實施波束追蹤的基站側的裝置示意圖。如圖5所示，該裝置50包括接收單元501、確定單元502和發(fā)送單元503。接收單元501用于從用戶設備接收n個預編碼矩陣指示以及幅度向量，其中幅度向量由n個信道性能指標構成，n個信道性能指標分別與n個信道容量對應，n個信道容量是用戶設備遍歷所有的預編碼矩陣來為一個波束計算信道容量后得出的所有所計算的信道容量中前n個最大的信道容量。確定單元502用于基于與n個預編碼矩陣指示分別對應的n個預編 碼矩陣和幅度向量來確定第一預編碼矩陣。發(fā)送單元503用于使用第一預編碼矩陣向用戶設備發(fā)送數(shù)據(jù)。通過上述分析，替代于現(xiàn)有技術中的基于碼本的離散波束追蹤，本發(fā)明可以實現(xiàn)平滑的波束追蹤。由此能夠為數(shù)據(jù)傳輸實施更準確的導向波束。1.由于優(yōu)化波束能夠盡可能地對準用戶，這確保了用戶位于波束覆蓋區(qū)域的中央?yún)^(qū)域并且需要更多的時間(T0)來移動出波束覆蓋區(qū)域。給定一個速度，T0越高，則能夠接受更長時間的CQI反饋。這就意味著能夠顯著地減少系統(tǒng)負擔。2.這種平滑的波束追蹤表明能夠實現(xiàn)穩(wěn)定的波束增益，并且確保更穩(wěn)定的數(shù)據(jù)率，以及增加了用戶體驗。此外，本發(fā)明的方案還能夠用于基于預編碼的CSR-RS的信道測量。并且，預編碼矩陣指示和幅度向量被反饋給基站來用于波束優(yōu)化。需要說明的是，上述實施例僅是示范性的，而非對本發(fā)明的限制。任何不背離本發(fā)明精神的技術方案均應落入本發(fā)明的保護范圍之內，這包括使用在不同實施例中出現(xiàn)的不同技術特征，裝置方法可以進行組合，以取得有益效果。此外，不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求；“包括”一詞不排除其他權利要求或說明書中未列出的裝置或步驟。當前第1頁1 2 3