本發(fā)明涉及一種無線通信方法和無線通信設(shè)備,特別地,涉及一種適用于多用戶大規(guī)模天線系統(tǒng)的波束賦形訓(xùn)練方法以及使用該方法的設(shè)備。
背景技術(shù):
近年來,毫米波技術(shù)和大規(guī)模多輸入多輸出(massivemulti-inputmulti-output,mimo)技術(shù)被認(rèn)為是未來第五代移動(dòng)通信(5g)的關(guān)鍵技術(shù),因此引起了廣泛關(guān)注。毫米波頻段具有大量可用頻譜資源,能夠滿足日益增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)流量需求。此外,由于毫米波的波長(zhǎng)較短,使得能夠在小范圍空間中設(shè)置幾百甚至上千根天線,更有利于大規(guī)模天線技術(shù)在現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的應(yīng)用。
圖1示意性地示出了一個(gè)單基站多用戶毫米波大規(guī)模天線系統(tǒng)。如圖1所示,基站100配備有m根天線,并且服務(wù)于k個(gè)用戶設(shè)備ue1-uek,每個(gè)用戶設(shè)備配備有n根天線。在傳統(tǒng)的全數(shù)字預(yù)編碼架構(gòu)下(一個(gè)射頻鏈路僅連接一個(gè)天線單元),用于k個(gè)用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)被通過一個(gè)全數(shù)字預(yù)編碼矩陣w∈cm×k映射到m個(gè)射頻鏈路和天線單元上,可以獲得最優(yōu)的預(yù)編碼性能。然而這種全數(shù)字預(yù)編碼架構(gòu)需要m個(gè)射頻鏈路,從而造成硬件復(fù)雜度高、功耗大等問題。因此,圖1所示的系統(tǒng)采用全連接混合預(yù)編碼架構(gòu),在此架構(gòu)下,用于k個(gè)用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)流首先被數(shù)字預(yù)編碼器110利用數(shù)字預(yù)編碼矩陣b(b∈ck×k)映射到k個(gè)射頻鏈路(k<m)。各個(gè)射頻鏈路的信號(hào)經(jīng)上變頻后,經(jīng)由模擬移相網(wǎng)絡(luò)120連接到m個(gè)天線,從而進(jìn)行發(fā)射。由于每個(gè)射頻鏈路對(duì)應(yīng)多個(gè)移相器及天線單元而使得單獨(dú)的一個(gè)射頻鏈路可以形成一個(gè)波束,因此相比于全數(shù)字預(yù)編碼架構(gòu)下多個(gè)射頻鏈路才能形成一個(gè)波束,大大縮減了硬件成本。模擬移相網(wǎng)絡(luò)120中的移相器的值構(gòu)成模擬預(yù)編碼矩陣f。由于移相器只改變信號(hào)的相位,不改變其幅度,因此模擬預(yù)編碼矩陣f∈cm×k滿足約束|[f]m,n|2=m-1。相應(yīng)地,用戶設(shè)備ue1-uek的各個(gè)天線上接收的信號(hào)經(jīng)由移相網(wǎng)絡(luò)140而連接到各自的一個(gè)或多個(gè)射頻鏈路上。在該混合預(yù)編碼架構(gòu)下,下行信號(hào)傳輸模型可表示為
其中yk為第k個(gè)用戶設(shè)備的接收信號(hào),hk為第k個(gè)用戶設(shè)備和基站100之間的下行信道矩陣,f和b分別為模擬預(yù)編碼矩陣和數(shù)字預(yù)編碼矩陣,其中模擬預(yù)編碼矩陣f的第k列fk表示針對(duì)第k個(gè)用戶設(shè)備的模擬發(fā)送權(quán)重矢量(例如用于第k個(gè)射頻鏈路所連接的多個(gè)移相器的相位設(shè)置),wk表示第k個(gè)用戶設(shè)備的接收權(quán)重矢量,nk表示高斯白噪聲,x表示發(fā)送給k個(gè)用戶設(shè)備ue1-uek的數(shù)據(jù)。受器件的限制,模擬發(fā)送權(quán)重矢量fk和接收權(quán)重矢量wk通常從預(yù)先定義的碼本中選擇,更具體地,是分別從基站100的碼本fc和用戶設(shè)備ue的碼本wc中選擇的。
在混合預(yù)編碼架構(gòu)下,通常將模擬發(fā)送和接收權(quán)重矢量與數(shù)字預(yù)編碼矩陣b分開設(shè)計(jì),以降低計(jì)算復(fù)雜度。從碼本中選擇出針對(duì)每個(gè)用戶設(shè)備最優(yōu)的模擬發(fā)送權(quán)重矢量/接收權(quán)重矢量的過程被稱為波束賦形訓(xùn)練??梢圆捎米畲蠡脩艚邮展β实臏?zhǔn)則來進(jìn)行波束賦形訓(xùn)練,該準(zhǔn)則表示如下:
其中,{wk,opt,fk,opt}表示針對(duì)第k個(gè)用戶設(shè)備最優(yōu)的下行接收權(quán)重矢量/下行發(fā)送權(quán)重矢量。
在獲得模擬接收權(quán)重矢量/發(fā)送權(quán)重矢量{wk,opt,fk,opt}之后,可以得到下行等效信道heq∈ck×k,其中[heq]i,j=wi,optthifj,opt。根據(jù)隨機(jī)矩陣?yán)碚摚?dāng)基站100的天線數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于用戶設(shè)備ue的數(shù)目時(shí)(即m>>k),heq為主對(duì)角占優(yōu)矩陣,因此可以使用線性數(shù)字預(yù)編碼算法,例如迫零算法(zf)來設(shè)計(jì)數(shù)字預(yù)編碼矩陣b,表示如下:
b=heqh(heqheqh)-1λ,
其中λ為對(duì)角矩陣,用于用戶設(shè)備間的發(fā)射功率分配。
傳統(tǒng)的波束賦形訓(xùn)練機(jī)制主要包括物理信道估計(jì)、窮盡搜索、多層反饋和單次反饋。
物理信道估計(jì)機(jī)制通過導(dǎo)頻直接估計(jì)下行物理信道hk∈cn×m,然后用戶設(shè)備根據(jù)估計(jì)的物理信道計(jì)算最優(yōu)的發(fā)送/接收權(quán)重矢量,并將發(fā)送權(quán)重矢量反饋給基站。但是在毫米波系統(tǒng)中,基站和用戶設(shè)備均配備有大量天線,因此信道估計(jì)的復(fù)雜度極高,并且由于導(dǎo)頻未經(jīng)波束賦形,導(dǎo)致接收信噪比較低,信道估計(jì)的準(zhǔn)確度較低。
窮盡搜索機(jī)制搜索所有可能的發(fā)送/接收權(quán)重矢量對(duì),用戶設(shè)備針對(duì)每對(duì)發(fā)送/接收權(quán)重矢量測(cè)量信道質(zhì)量,從而選擇最優(yōu)的權(quán)重矢量對(duì),并將發(fā)送權(quán)重矢量反饋給基站。窮盡搜索機(jī)制可以達(dá)到最優(yōu)的性能,但復(fù)雜度極高。
多層反饋機(jī)制通過預(yù)先設(shè)計(jì)的多層碼本,將訓(xùn)練過程分為多層進(jìn)行,在每層中使用窮盡搜索。由于每層中備選碼字?jǐn)?shù)量較小,因而復(fù)雜度得到降低。但是多層反饋機(jī)制需要向基站多次反饋發(fā)送權(quán)重矢量,導(dǎo)致額外占用較多的資源。此外由于每個(gè)用戶設(shè)備的訓(xùn)練過程不同,所有用戶設(shè)備必須逐個(gè)單獨(dú)地進(jìn)行訓(xùn)練,使得總體復(fù)雜度較高。
單次反饋機(jī)制將波束賦形訓(xùn)練分為兩個(gè)流程,首先基站搜索所有可能的發(fā)送權(quán)重矢量,用戶設(shè)備使用全向波束接收信號(hào)并估計(jì)信道質(zhì)量,從而選擇出最優(yōu)的發(fā)送權(quán)重矢量并將其反饋給基站。隨后,基站固定發(fā)送權(quán)重矢量,用戶搜索最優(yōu)的接收權(quán)重矢量。相比于窮盡搜索機(jī)制,單次反饋機(jī)制的復(fù)雜度得到降低,但同時(shí)也造成一定性能損失,此外其復(fù)雜度隨著用戶設(shè)備數(shù)量的增加而增大。
綜上所述,傳統(tǒng)的波束賦形訓(xùn)練機(jī)制主要面臨著復(fù)雜度過高的問題,而在毫米波系統(tǒng)中波束賦形訓(xùn)練的復(fù)雜度影響著通信建立時(shí)間,這在移動(dòng)通信系統(tǒng)中是一項(xiàng)重要指標(biāo)。因此,需要一種適用于多用戶毫米波大規(guī)模天線系統(tǒng)的快速波束賦形訓(xùn)練機(jī)制。
出于有助于更好地理解本發(fā)明的實(shí)施例的目的提供了以上說明。然而應(yīng)當(dāng)理解,這并不意味著承認(rèn)上述說明屬于現(xiàn)有技術(shù)。上述說明也可能包含了屬于本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)容。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決上述問題,本發(fā)明提出了一種通信系統(tǒng)中的接收側(cè)設(shè)備,包括一個(gè)或多個(gè)處理器,所述一個(gè)或多個(gè)處理器被配置為:根據(jù)所述接收側(cè)設(shè)備對(duì)來自發(fā)送側(cè)的公共序列的接收情況來確定所述接收側(cè)設(shè)備的多個(gè)天線的模擬權(quán)重參數(shù);根據(jù)所述模擬權(quán)重參數(shù)來確定用于發(fā)送與所述接收側(cè)設(shè)備對(duì)應(yīng)的預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的天線配置,以將所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)送至所述發(fā)送側(cè)。
本發(fā)明還提出了一種用于通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送側(cè)設(shè)備,包括一個(gè)或多個(gè)處理器,所述一個(gè)或多個(gè)處理器被配置為:生成公共序列以發(fā)送至多個(gè)接收側(cè)設(shè)備;針對(duì)所述多個(gè)接收側(cè)設(shè)備中的每一個(gè),根據(jù)對(duì)來自所述接收側(cè)設(shè)備的預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的接收情況來確定針對(duì)所述接收側(cè)設(shè)備的、所述發(fā)送側(cè)設(shè)備的多個(gè)天線的模擬權(quán)重參數(shù),其中,所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)是由所述接收側(cè)設(shè)備基于所述接收側(cè)設(shè)備的多天線發(fā)送權(quán)重參數(shù)發(fā)送的,其中所述多天線發(fā)送權(quán)重參數(shù)是由所述接收側(cè)設(shè)備根據(jù)對(duì)所述公共序列的接收情況確定的。
本發(fā)明還提出了一種通信系統(tǒng)中的訓(xùn)練方法,包括:由發(fā)送側(cè)設(shè)備生成公共序列以發(fā)送至多個(gè)接收側(cè)設(shè)備;所述多個(gè)接收側(cè)設(shè)備中的每一個(gè)根據(jù)對(duì)所述公共序列的接收情況來確定第一模擬權(quán)重參數(shù),并且根據(jù)確定的第一模擬權(quán)重參數(shù)來確定用于發(fā)送與所述接收側(cè)設(shè)備對(duì)應(yīng)的預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的天線配置,以將所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)送至所述發(fā)送側(cè)設(shè)備;以及所述發(fā)送側(cè)設(shè)備根據(jù)對(duì)所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的接收情況來確定針對(duì)所述接收側(cè)設(shè)備的第二模擬權(quán)重參數(shù),并且根據(jù)確定的第二模擬權(quán)重參數(shù)來確定用于發(fā)送針對(duì)所述接收側(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)的天線配置,以將所述數(shù)據(jù)發(fā)送至所述接收側(cè)設(shè)備。
附圖說明
可以通過參考下文中結(jié)合附圖所給出的描述來更好地理解本發(fā)明,其中在所有附圖中使用了相同或相似的附圖標(biāo)記來表示相同或者相似的部件。附圖連同下面的詳細(xì)說明一起包含在本說明書中并且形成本說明書的一部分,而且用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和解釋本發(fā)明的原理和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中:
圖1是本發(fā)明所適用的單基站多用戶毫米波大規(guī)模天線通信系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)框圖。
圖2示意性地示出了基站的全連接移相網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。
圖3示意性地示出了基站的子連接移相網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。
圖4示意性地示出了配備有多個(gè)射頻鏈路的用戶設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖5示意性地示出了配備有單個(gè)射頻鏈路的用戶設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖6根據(jù)本發(fā)明的波束賦形訓(xùn)練的一個(gè)示例的流程圖。
圖7是用于說明根據(jù)本發(fā)明的下行訓(xùn)練的視圖。
圖8a和8b是用于說明根據(jù)本發(fā)明的上行訓(xùn)練的視圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的波束賦形訓(xùn)練的另一個(gè)示例的流程圖。
圖10a和10b示出了根據(jù)本發(fā)明的波束賦形訓(xùn)練與現(xiàn)有技術(shù)的性能比較。
圖11是示出了計(jì)算機(jī)硬件的示例配置的框圖。
具體實(shí)施方式
圖1示意地示出了本發(fā)明所適用的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示,在基站100中,k個(gè)用戶數(shù)據(jù)流被輸入到基帶數(shù)字預(yù)編碼器110,數(shù)字預(yù)編碼器110利用數(shù)字預(yù)編碼矩陣b對(duì)k個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行數(shù)字預(yù)編碼,以將其以不同的加權(quán)系數(shù)映射到k條射頻鏈路。數(shù)字預(yù)編碼主要用于在多個(gè)數(shù)據(jù)流復(fù)用相同的物理傳輸資源時(shí)消除不同數(shù)據(jù)流之間的干擾。需要注意的是,由于模擬預(yù)編碼可以實(shí)現(xiàn)在空間上分開的不同波束傳輸,從而可在一定程度上降低不同傳輸流之間的干擾,因此在本發(fā)明中數(shù)字預(yù)編碼并非是必需的處理。為了降低系統(tǒng)復(fù)雜度或降低成本,在一些實(shí)施例中可以不設(shè)置數(shù)字預(yù)編碼器。另外,數(shù)字預(yù)編碼是在基帶部分完成的,因此數(shù)字預(yù)編碼器可以例如由基帶處理器來實(shí)現(xiàn),并且因此有時(shí)也被稱作基帶預(yù)編碼器。此外,模擬預(yù)編碼是由處理電路控制在射頻部分實(shí)現(xiàn)的,因此有時(shí)也被稱作模擬波束賦形。
需要注意的是,在已知的現(xiàn)有技術(shù)中已有波束賦形的概念,然而其中大部分是在射頻鏈路與天線單元一一對(duì)應(yīng)的架構(gòu)下的討論,并不存在器件約束,從實(shí)現(xiàn)的角度而言無需進(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練以從固定碼本中選擇碼字供實(shí)際傳輸之用。而且現(xiàn)有技術(shù)中通常是僅在基站側(cè)進(jìn)行波束賦形傳輸,用戶設(shè)備側(cè)僅被動(dòng)接收信號(hào),而無需進(jìn)行天線配置(例如射頻器件)的調(diào)整。然而在本發(fā)明中,用戶設(shè)備的射頻鏈路對(duì)應(yīng)多個(gè)移相器及天線單元,并在接收或發(fā)送信號(hào)時(shí)采用特定的天線配置方案,以與基站進(jìn)行配合以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的信號(hào)傳輸。
經(jīng)數(shù)字預(yù)編碼后,在k條射頻鏈路中,基帶信號(hào)被進(jìn)行上變頻、放大、濾波,從而形成射頻信號(hào)。
k條射頻鏈路連接到模擬移相網(wǎng)絡(luò)120,移相網(wǎng)絡(luò)120的m個(gè)輸出分別與m個(gè)天線連接。移相網(wǎng)絡(luò)120中的移相器的值構(gòu)成模擬預(yù)編碼矩陣(或稱為模擬波束賦形矩陣)f。與數(shù)字預(yù)編碼不同,模擬波束賦形主要用于提高用戶設(shè)備的接收信噪比,克服信道路徑衰落,因而通常需要針對(duì)不同的用戶設(shè)備生成不同的波束。
處理器130用于生成或者確定數(shù)字預(yù)編碼矩陣b和模擬預(yù)編碼矩陣f,也就是說,處理器130用于控制數(shù)字預(yù)編碼處理以及移相網(wǎng)絡(luò)120中的移相器的配置??梢岳斫?,本文中的處理器130可以實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或者多個(gè)高層控制器、基帶處理器等處理器,并且可以由不同的處理器分別生成數(shù)字預(yù)編碼矩陣b和模擬預(yù)編碼矩陣f。
典型地,移相網(wǎng)絡(luò)120包括全連接移相網(wǎng)絡(luò)和子連接移相網(wǎng)絡(luò)兩種類型。圖2示意地示出了全連接移相網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。如圖2所示,每條射頻鏈路連接到m個(gè)移相器,每k(k<m)個(gè)移相器的輸出信號(hào)經(jīng)加法器相加后連接到一個(gè)天線單元。圖3示意地示出了子連接移相網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。如圖3所示,每條射頻鏈路連接到m/k個(gè)移相器,每個(gè)移相器連接到一個(gè)天線單元。
在圖1中示意地示出了每個(gè)用戶設(shè)備ue配備有n個(gè)接收天線,事實(shí)上,各個(gè)用戶設(shè)備ue可以配備不同數(shù)量的天線,本發(fā)明并不限于此。圖4更加詳細(xì)地示出了用戶設(shè)備ue的結(jié)構(gòu)。如圖4所示,通過n個(gè)天線單元接收的信號(hào)經(jīng)由移相網(wǎng)絡(luò)410而連接至多個(gè)射頻鏈路(射頻鏈路數(shù)量小于天線單元數(shù)量),然后經(jīng)濾波、放大、下變頻后得到基帶接收信號(hào)(未示出)。移相網(wǎng)絡(luò)410的結(jié)構(gòu)與基站側(cè)的移相網(wǎng)絡(luò)120類似。移相網(wǎng)絡(luò)410中的移相器的值構(gòu)成用戶設(shè)備ue的模擬接收權(quán)重矩陣w。此外,與基站側(cè)類似地,由處理器420來配置接收權(quán)重矩陣w,即,配置移相網(wǎng)絡(luò)410中的移相器的值。
此外,圖5示出了用戶設(shè)備ue的另一結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)相比于圖4更加簡(jiǎn)化。在圖5中,用戶設(shè)備ue僅具有一條射頻鏈路,因此通過n個(gè)天線接收的信號(hào)被相加并輸出至該射頻鏈路,而不再需要移相網(wǎng)絡(luò)。在此情況下,與n個(gè)天線相連的n個(gè)移相器的值構(gòu)成用戶設(shè)備ue的模擬接收權(quán)重矢量w。類似地,由處理器510來配置n個(gè)移相器的值,即配置接收權(quán)重矢量w。
在本發(fā)明的示例中,一個(gè)權(quán)重矢量對(duì)應(yīng)于多個(gè)移相器的一種取值模式,該權(quán)重矢量的元素表示一組移相器的相位值,而權(quán)重矩陣包括分別用于多個(gè)射頻鏈路的多個(gè)權(quán)重矢量。此外,所有可用的權(quán)重矢量構(gòu)成波束賦形碼本,換言之,每個(gè)權(quán)重矢量對(duì)應(yīng)于波束賦形碼本中的一個(gè)碼字。
以上結(jié)合圖1-圖5介紹了根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及基站和用戶設(shè)備的結(jié)構(gòu)。如上所述,與基站側(cè)的第k個(gè)數(shù)據(jù)流(需要注意,配備有多條射頻鏈路的用戶設(shè)備可以接收多個(gè)數(shù)據(jù)流)對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)可表示為:
其中,hk為第k個(gè)數(shù)據(jù)流所對(duì)應(yīng)的用戶設(shè)備與基站之間的下行信道矩陣。b∈ck×k是數(shù)字預(yù)編碼矩陣,通常,數(shù)字預(yù)編碼矩陣b是對(duì)角占優(yōu)矩陣,即對(duì)角元素值較大,因此在數(shù)字預(yù)編碼之后,第k個(gè)射頻鏈路上的信號(hào)將主要來自于第k個(gè)數(shù)據(jù)流。f∈cm×k是模擬預(yù)編碼矩陣,模擬預(yù)編碼矩陣f的第k列fk表示用于第k個(gè)射頻鏈路(主要承載第k個(gè)數(shù)據(jù)流)的模擬發(fā)送權(quán)重矢量。在如圖2所示的全連接移相網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)下,由于每個(gè)射頻鏈路與所有天線都連接,因此矢量fk的所有元素均非零。在如圖3所示的子連接移相網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)下,由于每個(gè)射頻鏈路僅與部分天線連接,因此矢量fk只有第
此外,wk表示用戶設(shè)備對(duì)于第k個(gè)數(shù)據(jù)流的模擬接收權(quán)重矢量。在用戶設(shè)備側(cè)的移相網(wǎng)絡(luò)410為全連接移相網(wǎng)絡(luò)或子連接移相網(wǎng)絡(luò)的情況下,矢量wk與上述fk類似。
此外,x表示對(duì)應(yīng)于k個(gè)數(shù)據(jù)流的基站發(fā)送的信號(hào),nk表示高斯白噪聲。
如上所述,由于受到器件約束的限制,模擬發(fā)送權(quán)重矢量fk和模擬接收權(quán)重矢量wk只能從預(yù)先定義的碼本中選擇,即,只能采用預(yù)定碼本中的某一碼字。在本發(fā)明中,將基站側(cè)的碼本定義為fc,將用戶設(shè)備側(cè)的碼本定義為wc。特別地,在子連接移相網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下,碼本指的是權(quán)重矢量中非零元素的所有可能取值集合。
以下將結(jié)合圖6詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的波束賦形訓(xùn)練的流程。
如圖6所示,首先在步驟s601,基站100通過例如廣播信道向其所服務(wù)的所有用戶設(shè)備ue通知下行訓(xùn)練信息,該下行訓(xùn)練信息例如可以包括發(fā)送下行訓(xùn)練序列(例如導(dǎo)頻信號(hào))的時(shí)間段、發(fā)送下行訓(xùn)練序列的次數(shù)等。其中,下行訓(xùn)練序列由基站100(例如處理器130)生成,并在步驟s602由基站100發(fā)送至所有用戶設(shè)備ue。例如,在本發(fā)明應(yīng)用于高級(jí)長(zhǎng)期演進(jìn)(lte-a)系統(tǒng)的情況下,該下行訓(xùn)練序列可以是信道狀態(tài)信息參考信號(hào)(csi-rs)、公共參考信號(hào)(crs)、解調(diào)參考信號(hào)(dmrs)等,此外廣播信道例如可以是廣播控制信道(bcch)。在一個(gè)示例中,當(dāng)下行訓(xùn)練信息中包括發(fā)送csi-rs的時(shí)間段,并且包括指示僅在特定子幀上發(fā)送csi-rs的信息時(shí),由于該時(shí)間段中包含確定數(shù)量的該特定子幀,因此該下行訓(xùn)練信息可以不必包含發(fā)送csi-rs的次數(shù)。
在步驟s602,基站100利用全向波束fomni向所有用戶設(shè)備ue多次廣播下行訓(xùn)練序列(csi-rs)。全向波束fomni被定義為滿足
針對(duì)基站100某一次發(fā)送的下行訓(xùn)練序列,用戶設(shè)備ue可以估計(jì)在采用碼本wc中的某個(gè)碼字作為模擬接收權(quán)重矢量的情況下的等效信道系數(shù)。而針對(duì)基站100另一次廣播的下行訓(xùn)練序列,該用戶設(shè)備ue可以估計(jì)在采用另一碼字作為模擬接收權(quán)重矢量的情況下的等效信道。這樣,由于基站發(fā)送下行訓(xùn)練序列的次數(shù)(例如p次)與用戶設(shè)備ue的碼本wc中的碼字的數(shù)量(即,碼本大小)相等,因此通過接收p次發(fā)送的下行訓(xùn)練序列,用戶設(shè)備ue可以對(duì)采用碼本wc中所有碼字的情況下的等效信道都進(jìn)行估計(jì)。
具體來說,參見圖7,示出了基站100利用全向波束fomni將下行訓(xùn)練序列向用戶設(shè)備ue1-k廣播p次。針對(duì)第一次廣播的下行訓(xùn)練序列,用戶設(shè)備ue1-uek分別估計(jì)在采用碼字w1作為接收權(quán)重矢量的情況下的等效信道系數(shù),然后針對(duì)第二次廣播的下行訓(xùn)練序列,用戶設(shè)備ue1-uek分別估計(jì)在采用碼字w2作為接收權(quán)重矢量的情況下的等效信道系數(shù),以此類推,直至針對(duì)碼本wc中的p個(gè)碼字都完成估計(jì)??梢岳斫獾氖?,在多個(gè)用戶設(shè)備各自的碼本wc大小不同的情況下,基站100例如根據(jù)具有最大碼本的用戶設(shè)備的碼本大小來確定重復(fù)廣播訓(xùn)練序列的次數(shù),以確保每個(gè)用戶設(shè)備能夠進(jìn)行完整估計(jì)。
此外,具有多個(gè)射頻鏈路的用戶設(shè)備(采用全連接結(jié)構(gòu))可以利用每個(gè)射頻鏈路來估計(jì)一個(gè)碼字,因此在接收到基站100一次廣播的下行訓(xùn)練序列時(shí)可以同時(shí)針對(duì)多個(gè)碼字進(jìn)行估計(jì)。理論上,在此情況下基站100可以減少重復(fù)發(fā)送下行訓(xùn)練序列的次數(shù)。但是在實(shí)際中,由于同時(shí)存在著具有單個(gè)射頻鏈路和多個(gè)射頻鏈路的用戶設(shè)備,為了確保單射頻鏈路的用戶設(shè)備能夠進(jìn)行完整估計(jì),基站100仍需要按照用戶設(shè)備的碼本大小p來重復(fù)廣播下行訓(xùn)練序列。
在用戶設(shè)備ue針對(duì)所有碼字完成等效信道的估計(jì)后,可以根據(jù)估計(jì)結(jié)果選擇出使得下行訓(xùn)練序列的接收質(zhì)量滿足預(yù)定條件的下行接收權(quán)重矢量,或者優(yōu)選地,選擇使得接收質(zhì)量最好的接收權(quán)重矢量,作為自身將在通信中采用的下行接收權(quán)重矢量,如圖6的步驟s603所示。用于選擇的準(zhǔn)則可以包括:1)最大化接收信號(hào)功率準(zhǔn)則,2)最大化信干比準(zhǔn)則,它們分別適用于用戶設(shè)備ue配備有單個(gè)射頻鏈路和多個(gè)射頻鏈路的情形。
例如,當(dāng)用戶設(shè)備ue配備有單個(gè)射頻鏈路時(shí),最大化接收信號(hào)功率準(zhǔn)則可以表示如下:
{wopt}=argmax||wthfomni||s.t.w∈wc,
其中,w表示為單個(gè)射頻鏈路采用的下行接收權(quán)重矢量,如上所述,w選自碼本wc中的各個(gè)碼字,wc表示用戶設(shè)備中預(yù)定的模擬波束賦形碼本。h∈cn×m表示基站和用戶設(shè)備間的下行信道矩陣(n和m分別表示用戶設(shè)備和基站配備的天線數(shù)量),fomni表示基站采用的全向波束。
進(jìn)一步地,基于上下行信道特性的對(duì)稱性,可以根據(jù)如上確定的wopt來配置與用戶設(shè)備ue的單個(gè)射頻鏈路相連的移相器的值,以向基站發(fā)送上行訓(xùn)練序列(將在后文描述)。
當(dāng)用戶設(shè)備ue配備有多個(gè)射頻鏈路時(shí),最大化信干比準(zhǔn)則可以表示如下:
其中,
可以根據(jù)如上確定的wj,opt來配置與用戶設(shè)備ue的第j個(gè)射頻鏈路相連的一組移相器的值,以向基站發(fā)送上行訓(xùn)練序列(將在后文描述)。在一個(gè)示例中,可以利用該wj,opt來配置與用戶設(shè)備ue的各個(gè)射頻鏈路相連的各組移相器的值,也就是說,對(duì)各組移相器進(jìn)行相同的配置。
作為一個(gè)擴(kuò)展示例,具有多個(gè)射頻鏈路的用戶設(shè)備ue可以通過例如lte-a通信協(xié)議中規(guī)定的雙連接(dualconnectivity)技術(shù)同時(shí)與兩個(gè)基站(例如一個(gè)宏基站和一個(gè)小基站)進(jìn)行訓(xùn)練,在此情形下,用戶設(shè)備ue可以分別針對(duì)兩個(gè)基站獲得模擬接收權(quán)重矢量w1和w2,然后用戶設(shè)備ue針對(duì)基站1利用確定的權(quán)重矢量w1來配置與射頻鏈路1相連的一組移相器的值,并且針對(duì)基站2利用確定的權(quán)重矢量w2來配置與射頻鏈路2相連的一組移相器的值,從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)與兩個(gè)基站的模擬波束賦形傳輸。
當(dāng)用戶設(shè)備ue在步驟s603獲得用于通信的下行接收權(quán)重矢量后,下行訓(xùn)練過程結(jié)束。
此后,用戶設(shè)備ue在步驟s604根據(jù)所確定的下行接收權(quán)重矢量來計(jì)算上行發(fā)送權(quán)重矢量,從而利用所計(jì)算的上行發(fā)送權(quán)重矢量來發(fā)送上行訓(xùn)練序列,開始上行訓(xùn)練過程。對(duì)于時(shí)分雙工(tdd)系統(tǒng),由于上行信道和下行信道的信道特性具有互易性,因此可以直接將所確定的接收權(quán)重矢量作為用戶設(shè)備ue的上行發(fā)送權(quán)重矢量。而對(duì)于頻分雙工(fdd)系統(tǒng),則可以對(duì)接收權(quán)重矢量進(jìn)行矯正以得到上更準(zhǔn)確的行發(fā)送權(quán)重矢量,這將在下文詳細(xì)描述。
在步驟s605,基站100向所有用戶設(shè)備ue廣播上行訓(xùn)練信息,該上行訓(xùn)練信息例如可以包括發(fā)送上行訓(xùn)練序列的時(shí)間段、發(fā)送上行訓(xùn)練序列的次數(shù)等。在一個(gè)示例中,當(dāng)上行訓(xùn)練信息中包括發(fā)送上行訓(xùn)練序列的時(shí)間段,并且包括指示在每個(gè)子幀中發(fā)送一個(gè)上行訓(xùn)練序列的信息時(shí),由于該時(shí)間段中包含確定數(shù)量的子幀,因此該上行訓(xùn)練信息可以不必包含發(fā)送上行訓(xùn)練序列的次數(shù)。在另一示例中,基站在用戶設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)已將有關(guān)射頻鏈路、波束賦形碼本等的信息包含在系統(tǒng)信息中通知給用戶設(shè)備,在此情況下,該上行訓(xùn)練信息也可以不必包含發(fā)送上行訓(xùn)練序列的次數(shù)。在另一些示例中,可以預(yù)先設(shè)置在下行訓(xùn)練結(jié)束后經(jīng)過預(yù)定時(shí)間之后開始上行訓(xùn)練,因此基站100可以無需專門發(fā)送上行訓(xùn)練信息。此外,基站100利用特定信道例如rrc信令等專用信令,將對(duì)用戶設(shè)備ue分配的上行訓(xùn)練序列通知給用戶設(shè)備ue。
然后,用戶設(shè)備ue根據(jù)在步驟s604獲得的上行發(fā)送權(quán)重矢量,以及在步驟s605獲知的上行訓(xùn)練序列以及上行訓(xùn)練信息,向基站100發(fā)送上行訓(xùn)練序列,如步驟s606所示。特別地,各個(gè)用戶設(shè)備ue使用的上行訓(xùn)練序列相互正交,包括訓(xùn)練序列本身相互正交以及物理傳輸資源相互正交中的至少一個(gè)。上行訓(xùn)練序列例如可以是正交導(dǎo)頻信號(hào),如探測(cè)參考信號(hào)(srs)。在上行訓(xùn)練序列是srs的情況下,由于用戶設(shè)備基于下行訓(xùn)練結(jié)果對(duì)srs進(jìn)行波束賦形并進(jìn)行發(fā)送,因此在對(duì)基站提供資源調(diào)度參考的同時(shí)能夠更準(zhǔn)確地隱含地反饋下行信道信息,而無需專門的反饋信令開銷。
針對(duì)每個(gè)用戶設(shè)備ue發(fā)送的上行訓(xùn)練序列,基站100估計(jì)在采用碼本fc中的各個(gè)碼字作為上行接收權(quán)重矢量的情況下的等效信道系數(shù),并且根據(jù)估計(jì)結(jié)果確定使得上行訓(xùn)練序列的接收質(zhì)量滿足預(yù)定條件(或接收質(zhì)量最優(yōu)的)的上行接收權(quán)重矢量,如步驟s607所示。
特別地,在基站100配置有全連接移相網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)選示例中,由于基站100通常具有多個(gè)射頻鏈路,因此可以同時(shí)對(duì)多個(gè)碼字進(jìn)行估計(jì),即,在每個(gè)射頻鏈路采用一個(gè)碼字作為接收權(quán)重矢量的情況下估計(jì)等效信道。因此,針對(duì)一個(gè)用戶設(shè)備ue一次發(fā)送的上行訓(xùn)練序列,基站100可以完成針對(duì)krf個(gè)碼字的等效信道估計(jì),其中krf是基站100配備的射頻鏈路的數(shù)量。這樣,假設(shè)基站100中預(yù)定的碼本fc的大小為q,則理論上一個(gè)用戶設(shè)備ue需要發(fā)送上行訓(xùn)練序列的次數(shù)為q/krf。
具體來說,參見圖8a,示出了用戶設(shè)備ue1-uek分別使用其對(duì)應(yīng)的上行發(fā)送權(quán)重矢量w1-wk來多次發(fā)送上行訓(xùn)練序列。例如,針對(duì)用戶設(shè)備ue1以權(quán)重矢量w1第一次發(fā)送的上行訓(xùn)練序列,基站100由于具有krf個(gè)射頻鏈路,因此可以針對(duì)krf個(gè)碼字
多個(gè)用戶設(shè)備ue1-uek發(fā)送的上行訓(xùn)練序列在基站100的天線上相互重疊地接收,但由于各個(gè)用戶設(shè)備ue發(fā)送的上行訓(xùn)練序列相互正交,因此基站100能夠解析出各個(gè)用戶設(shè)備ue發(fā)送的序列,并針對(duì)各個(gè)用戶設(shè)備ue分別進(jìn)行上行訓(xùn)練。在此情況下,上行訓(xùn)練過程所消耗的資源與用戶數(shù)量無關(guān)。因此,可以在可用正交導(dǎo)頻信號(hào)(上行訓(xùn)練序列)的數(shù)量允許的情況下,使盡可能多的用戶設(shè)備ue同時(shí)發(fā)送上行訓(xùn)練序列,從而節(jié)省總的訓(xùn)練開銷。優(yōu)選的是,在基站100的移相網(wǎng)絡(luò)120采用圖2所示的全連接移相網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí),每個(gè)射頻鏈路與所有天線相連,因而可以體驗(yàn)所有傳輸路徑上的信號(hào)的接收情況,在此情況下,可以使基站100所服務(wù)的所有用戶設(shè)備ue同時(shí)發(fā)送上行訓(xùn)練序列,從而基站100可以同時(shí)針對(duì)所有用戶設(shè)備ue進(jìn)行上行訓(xùn)練并選擇針對(duì)各個(gè)用戶設(shè)備ue的接收權(quán)重矢量。
另一方面,在基站100的移相網(wǎng)絡(luò)120采用圖3所示的子連接移相網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的情況下,可以將基站100的每個(gè)射頻鏈路設(shè)置為使用相同的接收權(quán)重矢量來接收所有用戶設(shè)備ue發(fā)送的上行訓(xùn)練序列,并進(jìn)行等效信道估計(jì)。如圖8b所示,針對(duì)用戶設(shè)備ue1以權(quán)重矢量w1第一次發(fā)送的上行訓(xùn)練序列,基站100的krf個(gè)射頻鏈路都采用碼字f1作為接收權(quán)重矢量來進(jìn)行接收,并估計(jì)等效信道系數(shù)。然后對(duì)于用戶設(shè)備ue1以權(quán)重矢量w1第二次發(fā)送的上行訓(xùn)練序列,基站100的krf個(gè)射頻鏈路都采用碼字f2來進(jìn)行接收并估計(jì)等效信道系數(shù),以此類推,直至針對(duì)碼本fc中全部q個(gè)碼字完成估計(jì)。在此情況下,雖然訓(xùn)練開銷會(huì)稍大于基站100配備有全連接移相網(wǎng)絡(luò)的情況,但相比于窮盡搜索機(jī)制等現(xiàn)有方式仍具有明顯優(yōu)勢(shì)。
對(duì)于某一用戶設(shè)備ue的上行訓(xùn)練,基站100在針對(duì)波束賦形碼本fc中所有q個(gè)碼字完成等效信道估計(jì)之后,根據(jù)估計(jì)結(jié)果選擇使得上行訓(xùn)練序列的接收質(zhì)量滿足預(yù)定條件的上行接收權(quán)重矢量。選擇的準(zhǔn)則包括:1)最大化接收信號(hào)功率準(zhǔn)則,2)最大化信干比準(zhǔn)則,它們分別適用于用戶設(shè)備ue配備單個(gè)射頻鏈路和多個(gè)射頻鏈路的場(chǎng)景。
當(dāng)用戶設(shè)備ue配備有單個(gè)射頻鏈路時(shí),最大化接收信號(hào)功率準(zhǔn)則可以表示如下:
{fopt}=argmax||fthw||s.t.f∈fc,
其中,f表示針對(duì)用戶設(shè)備100所發(fā)送的上行訓(xùn)練序列所采用的基站側(cè)接收權(quán)重矢量,如上所述,f選自碼本fc中的各個(gè)碼字,fc表示基站100中預(yù)定的模擬波束賦形碼本。h∈cm×n表示用戶設(shè)備ue和基站100之間的上行信道矩陣(n和m分別表示用戶設(shè)備和基站配備的天線數(shù)量),w表示用戶設(shè)備ue采用的上行發(fā)送權(quán)重矢量。
可以根據(jù)如上確定的fopt來配置與基站100中針對(duì)該用戶設(shè)備ue的rf鏈路相連的一組移相器的值,以發(fā)送針對(duì)該用戶設(shè)備ue的數(shù)據(jù)(將在后文描述)。
當(dāng)用戶設(shè)備ue配備有多個(gè)射頻鏈路時(shí),最大化信干比準(zhǔn)則可以表示如下:
其中
可以根據(jù)如上確定的fj,opt來配置與基站100中針對(duì)該用戶設(shè)備ue第j個(gè)射頻鏈路的射頻鏈路相連的一組移相器的值,以發(fā)送針對(duì)該用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)(將在后文描述)。
然后,基站100在步驟s608根據(jù)所確定的上行接收權(quán)重矢量來計(jì)算用于通信的下行發(fā)送權(quán)重矢量。對(duì)于時(shí)分雙工(tdd)系統(tǒng),由于上行信道和下行信道的信道特性具有互易性,因此可以直接將所確定的接收權(quán)重矢量作為發(fā)送權(quán)重矢量。而對(duì)于頻分雙工(fdd)系統(tǒng),則需要對(duì)上行接收權(quán)重矢量進(jìn)行矯正以獲得下行發(fā)送權(quán)重矢量。
如步驟s604和s608所述,在fdd系統(tǒng)的情況下,用戶設(shè)備ue和基站100都需要對(duì)所確定的接收權(quán)重矢量進(jìn)行矯正,以得到發(fā)送權(quán)重矢量,以下將具體描述這一處理。
總體來說,對(duì)接收權(quán)重矢量的矯正方法與天線配置和碼本設(shè)計(jì)有關(guān)。以下給出在常見的線性等距天線陣列和快速傅里葉變換(fft)碼本設(shè)計(jì)下的一種矯正方法。
假設(shè)上行、下行頻率對(duì)應(yīng)的電磁波波長(zhǎng)分別為λup和λdown,天線間隔為d。fft碼本由碼本矩陣
在以上條件下,當(dāng)用戶設(shè)備100在步驟s603中確定的下行接收權(quán)重矢量是碼本矩陣中的第kdown列時(shí),其在步驟s604選擇碼本矩陣中的第kup列作為用于上行傳輸?shù)陌l(fā)送權(quán)重矢量,其中kup由下式給出:
此外,當(dāng)基站100在步驟s607中確定的上行接收權(quán)重矢量是碼本矩陣中的第kup列時(shí),其在步驟s608選擇碼本矩陣中的第kdown列作為用于下行傳輸?shù)陌l(fā)送權(quán)重矢量,其中kdown由下式給出:
當(dāng)基站100在步驟s608獲得下行發(fā)送權(quán)重矢量后,上行訓(xùn)練過程結(jié)束。此后,基站100在步驟s609進(jìn)行數(shù)字預(yù)編碼處理。
具體來說,基站100首先估計(jì)等效信道矩陣,該等效信道矩陣的第(i,j)個(gè)元素的最小二乘(ls)估計(jì)如下:
其中,fj,opt是基站100采用的上行接收權(quán)重矢量,yj是基站100采用fj,opt時(shí)接收的信號(hào)序列。wi,opt是第i個(gè)用戶設(shè)備(假設(shè)該用戶設(shè)備具有單個(gè)射頻鏈路)在下行訓(xùn)練階段獲得的最優(yōu)上行發(fā)送矢量,hi是基站與第i個(gè)用戶設(shè)備之間的下行信道矩陣,φi是第i個(gè)用戶設(shè)備采用的正交導(dǎo)頻。
然后,基站100利用迫零(zf)算法來計(jì)算數(shù)字預(yù)編碼矩陣b。數(shù)字預(yù)編碼矩陣b可以表示如下:
b=heqh(heqheqh)-1λ,
其中,λ是表示用戶設(shè)備間發(fā)射功率分配的對(duì)角矩陣。
通過以上處理,基站100已獲得數(shù)字預(yù)編碼矩陣b,因此可以對(duì)k個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行數(shù)字預(yù)編碼。另一方面,基站100已獲得針對(duì)各個(gè)用戶設(shè)備ue(或其各個(gè)射頻鏈路)的下行發(fā)送權(quán)重矢量,即,獲得模擬預(yù)編碼矩陣f,因此可以配置模擬移相網(wǎng)絡(luò)120中的移相器的值。從而,利用上述配置,基站100可以在步驟s610向用戶設(shè)備ue發(fā)送實(shí)際的數(shù)據(jù)(區(qū)別于訓(xùn)練序列)。相應(yīng)地,用戶設(shè)備ue也可以利用在步驟s603確定的接收權(quán)重矢量來接收該實(shí)際數(shù)據(jù)。
需要說明的是,為了清楚起見,在對(duì)圖6所示流程的描述中描述了由基站100和用戶設(shè)備ue執(zhí)行各個(gè)步驟,但本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解的是,該各個(gè)步驟的處理或計(jì)算可以由基站100的處理器130或用戶設(shè)備ue的處理器420,510來執(zhí)行。
圖6所示的波束賦形訓(xùn)練處理可以適用于基站100與用戶設(shè)備ue之間周期性的訓(xùn)練模式。即,基站100定期地向用戶設(shè)備ue通知下行訓(xùn)練信息(如步驟s601所示),從而開始訓(xùn)練過程。圖9示出了非周期訓(xùn)練模式下的波束賦形訓(xùn)練過程。
如圖9所示,用戶設(shè)備100在步驟s901執(zhí)行信道質(zhì)量測(cè)量。當(dāng)測(cè)量的信道質(zhì)量低于預(yù)定閾值時(shí),用戶設(shè)備100向基站100主動(dòng)發(fā)送訓(xùn)練請(qǐng)求,如步驟s902所示。響應(yīng)于用戶設(shè)備ue的請(qǐng)求,與步驟s601類似地,基站100在步驟s903向用戶設(shè)備ue廣播下行訓(xùn)練信息,從而開始訓(xùn)練過程。此后的步驟s904-s912與圖6中的步驟s602-s610相同,故在此不再贅述。
以上已經(jīng)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明,在下行訓(xùn)練過程中,由基站廣播下行訓(xùn)練序列,所有用戶設(shè)備可以同時(shí)參加訓(xùn)練,所需的探測(cè)波束對(duì)的數(shù)量(numberofprobingpair,npp)為p,其中p為用戶設(shè)備中的波束賦形碼本大小。在上行訓(xùn)練過程中,具有正交的上行訓(xùn)練序列的所有用戶設(shè)備可以同時(shí)參加訓(xùn)練,并且基站配備的krf個(gè)射頻鏈路可以針對(duì)不同的碼字同時(shí)進(jìn)行等效信道估計(jì),因此所需的探測(cè)波束對(duì)的數(shù)量為q/krf,其中q為基站的波束賦形碼本大小。因此,根據(jù)本發(fā)明的波束賦形訓(xùn)練機(jī)制的總體復(fù)雜度為q/krf+p,并且其復(fù)雜度不隨用戶數(shù)量的增加而增大,因此非常適用于多用戶毫米波通信系統(tǒng)。此外,根據(jù)本發(fā)明的波束賦形訓(xùn)練機(jī)制不需要用戶設(shè)備對(duì)基站的反饋操作。
圖10a和10b分別示出了在不同信道條件下,根據(jù)本發(fā)明的快速多用戶波束賦形訓(xùn)練機(jī)制和現(xiàn)有的窮盡搜索機(jī)制和單次反饋機(jī)制分別能夠?qū)崿F(xiàn)的用戶平均下行可達(dá)速率。在圖中,橫坐標(biāo)表示信噪比,縱坐標(biāo)表示平均下行可達(dá)速率,其中ncl表示信道散射簇的數(shù)目,nray表示每個(gè)散射簇中包含的子徑的數(shù)目,τ表示訓(xùn)練序列長(zhǎng)度。從圖中可以看出,當(dāng)毫米波信道的散射體數(shù)量較少,即信道較為稀疏時(shí),快速多用戶波束賦形訓(xùn)練機(jī)制和單次反饋機(jī)制幾乎逼近了窮盡搜索機(jī)制的最優(yōu)性能。隨著信道散射體數(shù)量的增加,這兩種方案出現(xiàn)很小的性能損失,但本發(fā)明的波束賦形訓(xùn)練機(jī)制的性能仍優(yōu)于單次反饋機(jī)制的性能。此外,隨著信噪比的增加,在有噪聲環(huán)境下本發(fā)明的波束賦形訓(xùn)練機(jī)制的性能迅速收斂到無噪聲環(huán)境下的性能,即,該機(jī)制的性能上界。
本發(fā)明能夠應(yīng)用于各種產(chǎn)品。例如,上述實(shí)施例中的基站可以被實(shí)現(xiàn)為任何類型的演進(jìn)型節(jié)點(diǎn)b(enb),諸如宏enb和小enb。小enb可以為覆蓋比宏小區(qū)小的小區(qū)的enb,諸如微微enb、微enb和家庭(毫微微)enb。代替地,基站可以被實(shí)現(xiàn)為任何其他類型的基站,諸如nodeb和基站收發(fā)臺(tái)(bts)?;究梢园ǎ罕慌渲脼榭刂茻o線通信的主體(也稱為基站設(shè)備);以及設(shè)置在與主體不同的地方的一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程無線頭端(rrh)。另外,各種類型的終端也可以通過暫時(shí)地或半持久性地執(zhí)行基站功能而作為基站工作。
另一方面,上述實(shí)施例中的用戶設(shè)備例如可以被實(shí)現(xiàn)為通信終端(諸如智能電話、平板個(gè)人計(jì)算機(jī)(pc)、筆記本式pc、便攜式游戲終端、便攜式/加密狗型移動(dòng)路由器和數(shù)字?jǐn)z像裝置),或者車載終端(諸如汽車導(dǎo)航設(shè)備)。用戶設(shè)備還可以被實(shí)現(xiàn)為執(zhí)行機(jī)器對(duì)機(jī)器(m2m)通信的終端,也稱為機(jī)器類型通信(mtc)終端。此外,用戶設(shè)備也可以是安裝在上述終端中的每個(gè)終端上的無線通信模塊(諸如包括單個(gè)晶片的集成電路模塊)。
此外,本發(fā)明中的處理器可以實(shí)現(xiàn)為基帶處理器或者基帶處理器與通用處理器的組合,例如實(shí)現(xiàn)為中央處理單元(cpu)或數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)。
本文中所描述的各個(gè)設(shè)備或模塊僅是邏輯意義上的,并不嚴(yán)格對(duì)應(yīng)于物理設(shè)備或?qū)嶓w。例如,本文所描述的每個(gè)模塊的功能可能由多個(gè)物理實(shí)體來實(shí)現(xiàn),或者,本文所描述的多個(gè)模塊的功能可能由單個(gè)物理實(shí)體來實(shí)現(xiàn)。此外需要說明的是,在一個(gè)實(shí)施例中描述的特征、部件、元素、步驟等并不局限于該實(shí)施例,而是也可應(yīng)用于其它實(shí)施例,例如替代其它實(shí)施例中的特定特征、部件、元素、步驟等,或者與其相結(jié)合。
在上述實(shí)施例中由每個(gè)設(shè)備或模塊執(zhí)行的一系列處理可以由軟件、硬件或者軟件和硬件的組合來實(shí)現(xiàn)。包括在軟件中的程序可以事先存儲(chǔ)在每個(gè)設(shè)備的內(nèi)部或外部所設(shè)置的存儲(chǔ)介質(zhì)中。作為一個(gè)示例,在執(zhí)行期間,這些程序被寫入隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)并且由處理器(例如cpu)來執(zhí)行。
圖11是示出了根據(jù)程序執(zhí)行上述處理的計(jì)算機(jī)硬件的示例配置框圖。
在計(jì)算機(jī)1100中,中央處理單元(cpu)1101、只讀存儲(chǔ)器(rom)1102以及隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)1103通過總線1104彼此連接。
輸入/輸出接口1105進(jìn)一步與總線1104連接。輸入/輸出接口1105連接有以下組件:以鍵盤、鼠標(biāo)、麥克風(fēng)等形成的輸入單元1106;以顯示器、揚(yáng)聲器等形成的輸出單元1107;以硬盤、非易失性存儲(chǔ)器等形成的存儲(chǔ)單元1108;以網(wǎng)絡(luò)接口卡(諸如局域網(wǎng)(lan)卡、調(diào)制解調(diào)器等)形成的通信單元1109;以及驅(qū)動(dòng)移動(dòng)介質(zhì)1111的驅(qū)動(dòng)器1110,該移動(dòng)介質(zhì)1111諸如是磁盤、光盤、磁光盤或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。
在具有上述結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)中,cpu1101將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元1108中的程序經(jīng)由輸入/輸出接口1105和總線1104加載到ram1103中,并且執(zhí)行該程序,以便執(zhí)行上述處理。
要由計(jì)算機(jī)(cpu1101)執(zhí)行的程序可以被記錄在作為封裝介質(zhì)的移動(dòng)介質(zhì)1111上,該封裝介質(zhì)以例如磁盤(包括軟盤)、光盤(包括壓縮光盤-只讀存儲(chǔ)器(cd-rom))、數(shù)字多功能光盤(dvd)等)、磁光盤、或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器來形成。此外,要由計(jì)算機(jī)(cpu1101)執(zhí)行的程序也可以經(jīng)由諸如局域網(wǎng)、因特網(wǎng)、或數(shù)字衛(wèi)星廣播的有線或無線傳輸介質(zhì)來提供。
當(dāng)移動(dòng)介質(zhì)1111安裝在驅(qū)動(dòng)器1110中時(shí),可以將程序經(jīng)由輸入/輸出接口1105安裝在存儲(chǔ)單元1108中。另外,可以經(jīng)由有線或無線傳輸介質(zhì)由通信單元1109來接收程序,并且將程序安裝在存儲(chǔ)單元1108中。可替選地,可以將程序預(yù)先安裝在rom1102或存儲(chǔ)單元1108中。
要由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序可以是根據(jù)本說明書中描述的順序來執(zhí)行處理的程序,或者可以是并行地執(zhí)行處理或當(dāng)需要時(shí)(諸如,當(dāng)調(diào)用時(shí))執(zhí)行處理的程序。
以上已經(jīng)結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的實(shí)施例以及技術(shù)效果,但是本發(fā)明的范圍不限于此。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的是,取決于設(shè)計(jì)要求和其他因素,在不偏離本發(fā)明的原理和精神的情況下,可以對(duì)本文中所討論的實(shí)施方式進(jìn)行各種修改或變化。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求或其等同方案來限定。
此外,本發(fā)明也可以被配置如下。
一種通信系統(tǒng)中的接收側(cè)設(shè)備,包括一個(gè)或多個(gè)處理器,所述一個(gè)或多個(gè)處理器被配置為:根據(jù)所述接收側(cè)設(shè)備對(duì)來自發(fā)送側(cè)的公共序列的接收情況來確定所述接收側(cè)設(shè)備的多個(gè)天線的模擬權(quán)重參數(shù);根據(jù)所述模擬權(quán)重參數(shù)來確定用于發(fā)送與所述接收側(cè)設(shè)備對(duì)應(yīng)的預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的天線配置,以將所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)送至所述發(fā)送側(cè)。
所述通信系統(tǒng)包括多個(gè)所述接收側(cè)設(shè)備,每個(gè)所述接收側(cè)設(shè)備具有與其對(duì)應(yīng)的預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào),其中,與各個(gè)接收側(cè)設(shè)備對(duì)應(yīng)的各個(gè)預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)相互正交。
與各個(gè)接收側(cè)設(shè)備對(duì)應(yīng)的各個(gè)預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)被同時(shí)發(fā)送至所述發(fā)送側(cè)。
所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)是探測(cè)參考信號(hào)。
與所述接收側(cè)設(shè)備對(duì)應(yīng)的預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)是由所述發(fā)送側(cè)為所述接收側(cè)設(shè)備配置的。
所述模擬權(quán)重參數(shù)指示與所述多個(gè)天線相連的多個(gè)移相器的取值模式。
根據(jù)所述接收側(cè)設(shè)備對(duì)來自發(fā)送側(cè)的公共序列的接收情況來確定模擬權(quán)重參數(shù)包括:以不同的取值模式來設(shè)置與所述多個(gè)天線相連的多個(gè)移相器的值,以接收所述公共序列,以及基于能夠獲得所述公共序列的滿足預(yù)定條件的接收質(zhì)量的多個(gè)移相器的值所對(duì)應(yīng)的模式,來確定所述模擬權(quán)重參數(shù)。
所述公共序列被所述發(fā)送側(cè)在第一時(shí)間段內(nèi)多次重復(fù)發(fā)送,所述一個(gè)或多個(gè)處理器還被配置為針對(duì)各次發(fā)送的公共序列,以不同的取值模式來設(shè)置所述多個(gè)移相器的值以分別接收各次發(fā)送的公共序列。
所述一個(gè)或多個(gè)處理器還被配置為根據(jù)確定的所述模擬權(quán)重參數(shù)來設(shè)置所述多個(gè)移相器的值,從而在第二時(shí)間段內(nèi)將所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)至少一次地發(fā)送至所述發(fā)送側(cè)。
所述接收側(cè)設(shè)備工作為通信終端,所述接收側(cè)設(shè)備還包括:所述多個(gè)天線,被配置為接收所述公共序列以及發(fā)送所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào);一個(gè)或多個(gè)射頻鏈路,被配置為經(jīng)由所述多個(gè)移相器連接至所述多個(gè)天線;以及存儲(chǔ)器,被配置為存儲(chǔ)波束賦形碼本,其中,與一個(gè)射頻鏈路相連的一組移相器的取值模式對(duì)應(yīng)于所述波束賦形碼本中的一個(gè)碼字,其中,所述多個(gè)天線還被配置為接收來自所述發(fā)送側(cè)的控制指令,所述控制指令包括以下控制參數(shù)中至少之一:所述第一時(shí)間段、重復(fù)發(fā)送所述公共序列的次數(shù)、所述第二時(shí)間段、以及發(fā)送所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的次數(shù),其中,重復(fù)發(fā)送所述公共序列的次數(shù)與所述波束賦形碼本大小有關(guān)。
與各個(gè)射頻鏈路相連的各組移相器的取值模式被以相同的方式設(shè)置,以將所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)送至所述發(fā)送側(cè)。
所述一個(gè)或多個(gè)處理器還被配置為:根據(jù)最大化接收信號(hào)功率準(zhǔn)則或最大化信號(hào)干擾比準(zhǔn)則來確定所述模擬權(quán)重參數(shù)。
所述一個(gè)或多個(gè)處理器還被配置為:對(duì)確定的所述模擬權(quán)重參數(shù)進(jìn)行矯正,并且根據(jù)經(jīng)矯正的模擬權(quán)重參數(shù)來確定用于發(fā)送所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的天線配置。
一種用于通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送側(cè)設(shè)備,包括一個(gè)或多個(gè)處理器,所述一個(gè)或多個(gè)處理器被配置為:生成公共序列以發(fā)送至多個(gè)接收側(cè)設(shè)備;針對(duì)所述多個(gè)接收側(cè)設(shè)備中的每一個(gè),根據(jù)對(duì)來自所述接收側(cè)設(shè)備的預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的接收情況來確定針對(duì)所述接收側(cè)設(shè)備的、所述發(fā)送側(cè)設(shè)備的多個(gè)天線的模擬權(quán)重參數(shù),其中,所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)是由所述接收側(cè)設(shè)備基于所述接收側(cè)設(shè)備的多天線發(fā)送權(quán)重參數(shù)發(fā)送的,其中所述多天線發(fā)送權(quán)重參數(shù)是由所述接收側(cè)設(shè)備根據(jù)對(duì)所述公共序列的接收情況確定的。
所述一個(gè)或多個(gè)處理器還被配置為:根據(jù)確定的模擬權(quán)重參數(shù)來確定用于發(fā)送針對(duì)所述接收側(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)的天線配置,以將所述數(shù)據(jù)發(fā)送至所述接收側(cè)設(shè)備。
所述公共序列被以多次廣播至所述多個(gè)接收側(cè)設(shè)備。
所述公共序列對(duì)應(yīng)于信道狀態(tài)信息參考信號(hào)。
所述模擬權(quán)重參數(shù)指示與所述發(fā)送側(cè)設(shè)備的多個(gè)天線相連的多個(gè)移相器的取值模式。
根據(jù)對(duì)來自所述接收側(cè)設(shè)備的預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的接收情況來確定針對(duì)所述接收側(cè)設(shè)備的、所述發(fā)送側(cè)設(shè)備的多個(gè)天線的模擬權(quán)重參數(shù)包括:以不同的取值模式來設(shè)置所述多個(gè)移相器的值,以接收所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào),以及基于能夠獲得所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的滿足預(yù)定條件的接收情況的移相器的值所對(duì)應(yīng)的模式,來確定所述模擬權(quán)重參數(shù)。
所述一個(gè)或多個(gè)處理器被配置為進(jìn)行控制以在第一時(shí)間段內(nèi)多次重復(fù)發(fā)送所述公共序列,以使所述接收側(cè)設(shè)備根據(jù)對(duì)多次發(fā)送的所述公共序列的接收情況來確定所述多天線發(fā)送權(quán)重參數(shù)。
所述一個(gè)或多個(gè)處理器被配置為針對(duì)所述接收側(cè)設(shè)備在第二時(shí)間段內(nèi)至少一次地發(fā)送的所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào),以不同的取值模式來設(shè)置所述多個(gè)移相器的值以分別接收各次發(fā)送的所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)。
所述發(fā)送側(cè)設(shè)備工作為基站,所述發(fā)送側(cè)設(shè)備還包括:所述多個(gè)天線,被配置為發(fā)送所述公共序列以及接收所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào);多個(gè)射頻鏈路,被配置為經(jīng)由所述多個(gè)移相器連接至所述多個(gè)天線;以及存儲(chǔ)器,被配置為存儲(chǔ)波束賦形碼本,其中,與一個(gè)射頻鏈路相連的一組移相器的取值模式對(duì)應(yīng)于所述波束賦形碼本中的一個(gè)碼字,其中,所述一個(gè)或多個(gè)處理器還被配置為生成針對(duì)所述接收側(cè)設(shè)備的控制指令,所述控制指令包括以下控制參數(shù)中至少之一:所述第一時(shí)間段、重復(fù)發(fā)送所述公共序列的次數(shù)、所述第二時(shí)間段、以及發(fā)送所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的次數(shù),其中,重復(fù)發(fā)送所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)送的次數(shù)與所述波束賦形碼本大小有關(guān)。
所述一個(gè)或多個(gè)處理器還被配置為:對(duì)確定的所述模擬權(quán)重參數(shù)進(jìn)行矯正,并且根據(jù)經(jīng)矯正的模擬權(quán)重參數(shù)來確定用于發(fā)送所述數(shù)據(jù)的天線配置。
一種通信系統(tǒng)中的接收側(cè)設(shè)備,包括:模擬權(quán)重參數(shù)確定模塊,配置為根據(jù)所述接收側(cè)設(shè)備對(duì)來自發(fā)送側(cè)的公共序列的接收情況來確定所述接收側(cè)設(shè)備的多個(gè)天線的模擬權(quán)重參數(shù);以及天線配置模塊,配置為根據(jù)所述模擬權(quán)重參數(shù)來確定用于發(fā)送與所述接收側(cè)設(shè)備對(duì)應(yīng)的預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的天線配置,以將所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)送至所述發(fā)送側(cè)。
所述模擬權(quán)重參數(shù)確定模塊還被配置為:以不同的取值模式來設(shè)置與所述多個(gè)天線相連的多個(gè)移相器的值,以接收所述公共序列;以及基于能夠獲得所述公共序列的滿足預(yù)定條件的接收質(zhì)量的多個(gè)移相器的值所對(duì)應(yīng)的模式,來確定所述模擬權(quán)重參數(shù)。
所述公共序列被所述發(fā)送側(cè)多次重復(fù)發(fā)送。所述模擬權(quán)重參數(shù)確定模塊還被配置為:針對(duì)各次發(fā)送的公共序列,以不同的取值模式來設(shè)置所述多個(gè)移相器的值以分別接收各次發(fā)送的公共序列。
所述天線配置模塊還被配置為:根據(jù)確定的所述模擬權(quán)重參數(shù)來設(shè)置所述多個(gè)移相器的值,從而將所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)至少一次地發(fā)送至所述發(fā)送側(cè)。
所述天線配置模塊還被配置為:以相同的方式設(shè)置與各個(gè)射頻鏈路相連的各組移相器的取值模式,以將所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)送至所述發(fā)送側(cè)。
所述模擬權(quán)重參數(shù)確定模塊還被配置為:根據(jù)最大化接收信號(hào)功率準(zhǔn)則或最大化信號(hào)干擾比準(zhǔn)則來確定所述模擬權(quán)重參數(shù)。
所述接收側(cè)設(shè)備還包括矯正模塊,其被配置為對(duì)確定的所述模擬權(quán)重參數(shù)進(jìn)行矯正。所述天線配置模塊還配置為根據(jù)經(jīng)矯正的模擬權(quán)重參數(shù)來確定用于發(fā)送所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的天線配置。
一種用于通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送側(cè)設(shè)備,包括:公共序列生成模塊,其被配置為生成公共序列以發(fā)送至多個(gè)接收側(cè)設(shè)備;模擬權(quán)重參數(shù)確定模塊,其被配置為針對(duì)所述多個(gè)接收側(cè)設(shè)備中的每一個(gè),根據(jù)對(duì)來自所述接收側(cè)設(shè)備的預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的接收情況來確定針對(duì)所述接收側(cè)設(shè)備的、所述發(fā)送側(cè)設(shè)備的多個(gè)天線的模擬權(quán)重參數(shù),其中,所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)是由所述接收側(cè)設(shè)備基于所述接收側(cè)設(shè)備的多天線發(fā)送權(quán)重參數(shù)發(fā)送的,其中所述多天線發(fā)送權(quán)重參數(shù)是由所述接收側(cè)設(shè)備根據(jù)對(duì)所述公共序列的接收情況確定的。
所述發(fā)送側(cè)設(shè)備還包括天線配置模塊,其被配置為根據(jù)確定的模擬權(quán)重參數(shù)來確定用于發(fā)送針對(duì)所述接收側(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)的天線配置,以將所述數(shù)據(jù)發(fā)送至所述接收側(cè)設(shè)備。
所述模擬權(quán)重參數(shù)確定模塊還被配置為:以不同的取值模式來設(shè)置所述多個(gè)移相器的值,以接收所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào);以及基于能夠獲得所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的滿足預(yù)定條件的接收情況的移相器的值所對(duì)應(yīng)的模式,來確定所述模擬權(quán)重參數(shù)。
所述模擬權(quán)重參數(shù)確定模塊還被配置為:針對(duì)所述接收側(cè)設(shè)備至少一次地發(fā)送的所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào),以不同的取值模式來設(shè)置所述多個(gè)移相器的值以分別接收各次發(fā)送的所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)。
所述發(fā)送側(cè)設(shè)備還包括控制指令生成模塊,其被配置為生成針對(duì)所述接收側(cè)設(shè)備的控制指令,所述控制指令包括以下控制參數(shù)中至少之一:發(fā)送所述公共序列的時(shí)間段、重復(fù)發(fā)送所述公共序列的次數(shù)、發(fā)送所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的時(shí)間段、以及發(fā)送所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的次數(shù)。
所述發(fā)送側(cè)設(shè)備還包括矯正模塊,其被配置為對(duì)確定的所述模擬權(quán)重參數(shù)進(jìn)行矯正。所述天線配置模塊還配置為根據(jù)經(jīng)矯正的模擬權(quán)重參數(shù)來確定用于發(fā)送所述數(shù)據(jù)的天線配置。
一種通信系統(tǒng)中的訓(xùn)練方法,包括:由發(fā)送側(cè)設(shè)備生成公共序列以發(fā)送至多個(gè)接收側(cè)設(shè)備;所述多個(gè)接收側(cè)設(shè)備中的每一個(gè)根據(jù)對(duì)所述公共序列的接收情況來確定第一模擬權(quán)重參數(shù),并且根據(jù)確定的第一模擬權(quán)重參數(shù)來確定用于發(fā)送與所述接收側(cè)設(shè)備對(duì)應(yīng)的預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的天線配置,以將所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)送至所述發(fā)送側(cè)設(shè)備;以及所述發(fā)送側(cè)設(shè)備根據(jù)對(duì)所述預(yù)定導(dǎo)頻信號(hào)的接收情況來確定針對(duì)所述接收側(cè)設(shè)備的第二模擬權(quán)重參數(shù),并且根據(jù)確定的第二模擬權(quán)重參數(shù)來確定用于發(fā)送針對(duì)所述接收側(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)的天線配置,以將所述數(shù)據(jù)發(fā)送至所述接收側(cè)設(shè)備。