缩放多天线无线系统中的传输功率的制作方法
缩放多天线无线系统中的传输功率的制作方法
【专利摘要】提供一种无线通信网络（100）的网络部件（102）。网络部件（102）包括至少两个输出端口（104a，104b），每个输出端口与天线（106a，106b）关联。网络部件（100）还包括用于提供具有至少两个功率信号分量的功率信号集（110）的控制器（108），每个功率信号分量与至少两个输出端口（104a，104b）之一关联并且指示将向它的关联天线（106a，106b）提供的功率部分，该功率部分用于生成向无线通信网络（100）的接收网络部件（112a，112b，112c）的传输（114a，114b，120a，120b，122a，122b）。另外，网络部件（102）包括用于缩放功率信号集（110，110a，110b）的功率信号分量、由此提供缩放的功率信号集（118）的功率调整单元（116）。
【专利说明】缩放多天线无线系统中的传输功率
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信网络领域并且具体地涉及将若干天线元件用于向接收网络部件的传输的无线通信网络。
【背景技术】
[0002]现代无线通信网络经常将若干天线元件用于向接收网络部件、例如用户设备的传输。当前示例是LTE (3GPP长期演进)。具体在时分双工(TDD)中，波束形成可以提供增加的性能。在波束形成中，在相位和幅度上调整从至少两个天线元件的单独传输从而在目标用户设备的位置提供增加的信号强度。
[0003]然而在不同功率级处操作不同天线元件承担天线元件的对应功率放大器达到或者超过它的最大传输功率从而导致限幅和信号失真的风险。对照而言，完全在功率放大器的可用最大传输功率以下操作功率放大器减少系统的效率。另外，不同功率级可能导致高峰均功率比，该高峰均功率比也可能不利地影响功率放大器的操作。
[0004]鉴于以上描述的情形，存在对一种改进的技术的需要，该技术实现提供基本上避免或者至少减少上述问题中的一个或者多个问题的无线通信系统。
【发明内容】
[0005]根据独立权利要求的主题内容可以满足这一需要。从属权利要求描述这里公开的主题内容的有利实施例。
[0006]根据这里公开的主题内容的第一方面，提供一种无线通信网络的网络部件，该网络部件包括:至少两个输出端口，每个输出端口与天线关联；控制器，用于提供具有至少两个功率信号分量的功率信号集，每个功率信号分量与至少两个输出端口之一关联并且指示将向它的关联天线提供的功率部分，该功率部分用于生成向无线通信网络的接收网络部件的传输；以及功率调整单元，用于缩放功率信号集的功率信号分量、由此提供缩放的功率信号集。
[0007]本发明的这一方面基于这样的思想:通过适当缩放功率信号集的功率信号分量中的一些或者所有信号分量，可以改进包括这样的网络部件的无线通信网络的特性。
[0008]例如在一个实施例中，网络部件是无线通信网络的基站或者无线通信网络的基站的至少一部分。根据又一实施例，无线通信网络是蜂窝通信网络。例如在网络部件是无线通信网络的基站的一个实施例中，网络部件及其关联天线可以属于单个小区或者在另一实施例中属于两个或者更多小区。如上所述，每个功率信号分量指示将向关联天线提供的以由此产生从天线向接收网络部件的传输的功率部分。
[0009]根据一个实施例，接收网络实体是用户设备，例如移动电话或者计算机。
[0010]根据一个实施例，控制器被配置用于在频率域中提供功率信号集的功率信号分量。例如在一个实施例中，为与接收网络部件关联的频率子带提供功率信号集。例如在若干接收网络部件与网络部件通信的情况下，相应频率子带可以与接收网络部件中的每个接收网络部件关联。由于考虑网络部件具有与之关联的至少两个天线的情况，所以有相应频率子带的至少两个功率信号分量，每个功率信号分量与相应输出端口关联。
[0011]令在频域中提供功率信号集，也在频域中完成功率信号分量的缩放。这具有以下优点:如果频率子带与每个接收网络部件关联，则可以单独地为每个接收网络部件执行缩放。由于每个功率信号集的缩放，可以避免与功率信号集对应的传输的失真。
[0012]根据又一实施例，网络部件还包括用于基于频域中的缩放的功率信号集在时域中生成放大器驱动器信号的傅里叶逆变换器。
[0013]根据又一实施例，功率信号分量中的每个功率信号分量是波束形成加权因子。提供波束形成加权因子从而增加在具体接收网络部件的位置处的信号强度。可以例如通过将波束形成加权因子与缩放因子相乘来容易执行这些波束形成加权因子的缩放。以这样的方式，获得缩放的波束形成加权因子的集合(即缩放的功率信号集)。然而，基于缩放的波束形成加权因子的信号处理与没有波束形成加权因子的缩放的情况比较可以不变。因此，在这样的实施例中，如这里描述的方面和实施例的教导可以容易地应用于现有配置。
[0014]根据又一实施例，控制器被配置用于提供具有至少两个功率信号分量的至少一个其他功率信号集，其中其他功率信号集的每个功率信号分量与至少两个输出端口之一关联并且指示将向关联天线提供的功率部分，该功率部分用于生成向无线通信网络的其他接收网络部件的相应传输。因此，根据这里公开的主题内容的实施例，为每个接收网络部件提供指示向天线提供的功率部分的对应功率信号集，该功率部分用于生成向相应接收网络部件的传输。
[0015]根据一个实施例，功率调整单元被配置用于根据至少一个其他功率信号集缩放功率信号集。根据又一实施例，功率调整单元被配置用于根据功率信号集本身、即根据功率信号集的功率信号分量缩放功率信号集。根据又一实施例，功率调整单元被配置用于根据控制器操纵的所有功率信号集、即根据功率信号集并且根据与其他接收网络部件有关的其他功率信号集缩放功率信号集。
[0016]一般而言，在一个实施例中，基于与至少一个接收网络部件的相应一个接收网络部件关联的至少一个功率信号集执行功率调整单元执行的缩放。根据其他实施例，可以基于网络部件的至少一个操作参数和/或至少一个接收网络部件的至少一个操作参数执行缩放。根据又一混合实施例，基于至少一个功率信号集合和至少一个操作参数执行缩放。
[0017]根据又一实施例，网络部件包括用于在至少两个输出端口的每个输出端口处根据缩放的功率信号集的功率信号分量生成输出功率的放大器组件；功率调整单元被配置用于缩放功率信号集从而将在至少两个输出端口的每个输出端口处的输出功率维持在阈值以下。
[0018]另外，可以根据至少一个其他功率信号集或者缩放的功率信号集生成输出功率。例如在一个实施例中，放大器组件被配置用于在至少两个输出端口的每个输出端口处根据缩放的功率信号集和至少一个(根据实际实施例可能缩放的)其他功率信号集的功率信号分量生成输出功率。根据又一实施例，功率调整单元被配置用于缩放功率信号集和其他功率信号集从而将在至少两个输出端口的每个输出端口处的输出功率维持在阈值以下。
[0019]取代放大器组件生成的输出功率，可以在网络部件的输出端口处提供放大器驱动信号，放大器驱动信号指示放大器组件将为与放大器组件关联的每个天线生成的输出功率。因此，根据在网络部件中实施哪些实施例，输出端口提供可以被配置用于向天线直接馈送的功率输出或者在其他实施例中提供放大器驱动信号。另外，可以在输出端口处提供其他输出类型。另外，在一个实施例中，术语“输出端口”涉及物理终端，例如与天线耦合或者可耦合的功率终端。在另一实施例中，术语“输出端口”涉及逻辑终端，例如逻辑端口。可以例如在向输出端口供应放大器驱动信号的一个实施例中使用这样的逻辑终端。
[0020]根据一个实施例，功率调整单元被配置用于根据接收网络部件的位置缩放与接收网络部件对应的功率信号集。例如在一个实施例中，根据接收网络部件是否在网络部件服务的小区的边缘处来执行缩放。例如，如果接收网络部件位于小区的边缘处，则接收网络部件用来从网络部件接收传输的功率级可以相对低。在这样的情况下，缩减(downscale)将向这样的UE提供的传输功率可能不利地影响在网络部件与接收网络部件之间的通信。因此，在一个实施例中，在这样的情况下，执行功率信号集的缩放从而不将功率信号集中的功率信号分量减少至某一阈值以下。应当理解，这里一般而言，虽然如果可能则应当避免功率放大器中的限幅，但是至少在一些情况下可以执行缩放从而增加相应功率信号分量、由此使得有可能增加网络部件提供的小区的覆盖。以这样的方式，可以改进到位于小区边缘处的接收网络部件的通信。
[0021]一般而言，在一个实施例中，功率调整单元被配置用于缩放功率信号集从而增加在接收网络部件的位置处的信号强度。因此，在一个实施例中，可以选择性地为特定接收网络部件延伸网络部件提供的小区的覆盖。
[0022]关于术语“接收网络部件的位置”，应当理解这一位置对应于接收网络部件的天线的位置，因为天线是实际接收实体，并且因此接收网络部件的天线的位置确定接收的信号强度。
[0023]根据又一实施例，功率调整单元被配置用于根据向接收网络部件的传输的传输类型缩放功率信号集。例如可以有针对不同传输类型的不同服务质量(QoS)要求。根据传输类型或者在另一实施例中根据服务质量要求执行功率信号集的缩放提供具有减少的限幅而仍然维持用于特定传输的所需服务质量的可能性。在另一实施例中，缩放可以依赖于某个传输类型的传输相对于所有传输的百分比。这样的实施例允许应对如下情形，在这些情形中，传输的许多或者所有传输需要某一服务质量水平、但是仍然必须在相应功率信号分量的功率中被缩减以便避免限幅。然而应当提到，这里一般而言，限幅避免仅在这里公开的主题内容的一些实施例中有高优先级。在其他实施例中，考虑具有比避免限幅的优先级更高的优先级的其他参数。例如在其他实施例中，即使有引入的一些限幅或者至少如果功率信号集的适当缩放未完全避免限幅，则仍然将执行这样的缩放。
[0024]根据又一实施例，每个功率信号分量对应于在网络部件与接收网络部件之间的通信信道，其中功率调整单元被配置用于根据与功率信号集的功率信号分量对应的通信信道的信道状态缩放功率信号集。例如在相同缩放因子应用于每个功率信号分量的情况下，缩放因子可以依赖于与功率信号集对应的所有通信信道的信道状态是否有相对于阈值的具体关系。例如，如果与功率信号集对应的通信信道中的一个或者多个通信信道的信道状态在不良条件中、例如在某个阈值以下，则可以在这样的情况下不执行功率信号分量的缩减。为此并且根据一个实施例，功率调整单元可以包括用于接收参数、诸如信道状态信息、位置信息或者传输类型信息以便为功率信号分量中的每个功率信号分量提供分别适配的缩放因子的决定单元。
[0025]另外应当提到，在一些实施例中，功率信号集的所有功率信号分量由相同缩放因子缩放，而在其他实施例中，可以针对功率信号集的功率信号分量中的每个功率信号分量提供单独的缩放因子。例如在这样的实施例中，可以针对每个功率信号集提供缩放矢量，其中缩放矢量包括用于对应功率信号集的每个功率信号分量的相应缩放矢量分量(缩放因子)。考虑这里公开的主题内容的实施例，功率调整单元一般可以被配置用于考虑具有不同优先级的至少两个决定参数。这里一般而言，决定参数是对是否缩放功率信号分量和/或在什么程度上缩放功率信号分量的决定有影响的参数。
[0026]根据又一实施例，功率调整单元被配置用于每个传输时间间隔(TTI)缩放功率信号集，其中传输时间间隔是网络部件生成的独立可解码传输的持续时间。根据其他实施例，针对不同时间间隔或者根据除了时间之外的另一量完成功率信号集的缩放。例如在一个实施例中，可以每个符号执行缩放。
[0027]根据这里公开的主题内容的第二方面，提供一种操作无线通信网络的网络部件的方法，该方法包括:例如从如关于第一方面描述的控制器接收具有至少两个功率信号分量的功率信号集，其中每个功率信号分量与至少两个天线之一关联，并且其中每个功率信号分量进一步指示将向它的关联天线提供的功率部分，该功率部分用于生成向无线通信网络的接收网络部件的传输；该方法还包括缩放功率信号集的功率信号分量、由此提供缩放的功率信号集。
[0028]根据一个实施例，在频域中执行功率信号集的功率信号分量的缩放。这可以允许每个接收网络部件的功率信号分量的缩放。
[0029]根据又一实施例，功率信号集与频率子带关联，其中网络部件是无线通信网络的基站，并且其中频率子带与用户设备关联，用户设备与基站通信。
[0030]根据又一实施例，根据网络部件的操作参数和/或接收网络部件的操作参数执行功率信号集的功率信号分量的缩放。
[0031]根据又一其他实施例，每个功率信号分量是确定在输出端口处的功率级的波束形成加权因子。在又一实施例中，功率信号分量也确定响应于在输出端口处提供的输出功率而生成的传输的相位。
[0032]这里一般而言，根据第二方面的方法和方法的实施例可以包括执行关于第一方面或者其一个实施例描述的一个或者多个功能。
[0033]根据这里公开的主题内容的第三方面，提供一种用于处理物理对象、即功率信号集的计算机程序，该计算机程序适于在由数据处理器组件执行时控制如在第二方面或者其一个实施例中阐述的方法。
[0034]如这里所用，引用计算机程序旨在于等效于引用包含指令的程序单元和/或计算机可读介质，这些指令用于控制计算机系统协调以上描述的方法的执行。
[0035]可以通过使用任何适当编程语言、如例如JAVA、C++来实施计算机程序为计算机可读指令代码，并且可以在计算机可读介质(可去除盘、易失性或者非易失性存储器、嵌入式存储器/处理器等)上存储计算机程序。指令代码可操作用于对计算机或者任何其他可编程设备编程以实现既定功能。计算机程序可以从网络、诸如万维网获得，可以从该网络下载计算机程序。[0036]可以分别借助计算机程序和软件实现这里公开的主题内容。然而也可以分别借助一个或者多个具体电子电路和硬件实现这里公开的主题内容。另外，也可以用混合形式、即在软件模块与硬件模块的组合中实现这里公开的主题内容。
[0037]参照一种网络部件和操作网络部件的方法，以上已经描述并且以下将描述这里公开的主题内容的示例性实施例。必须指出，涉及这里公开的主题内容的不同方面的特征的任何组合当然也是可能的。具体而言，已经参照装置类型实施例描述了一些实施例，而已经参照方法类型实施例描述了其他实施例。然而本领域技术人员将从以上和以下描述中，除非另有指明，除了涉及属于一个方面的特征的任何组合之外，也猜想在涉及不同方面或者实施例的特征之间、例如甚至在装置类型实施例的特征与方法类型实施例的特征之间的任何组合被认为是利用本申请公开的。
[0038]从下文将描述的示例中清楚并且参照【专利附图】
【附图说明】以上定义的方面和实施例以及本发明的其他方面和实施例，但是本发明不限于此。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1示出无线通信网络，该无线通信网络具有根据这里公开的主题内容的实施例的网络部件。
[0040]图2示出根据这里公开的主题内容的实施例的用于缩放功率信号集的缩放过程的细节。
[0041]图3示出用于根据这里公开的主题内容的实施例的信号处理的框图。
[0042]图4示出根据这里公开的主题内容的实施例的在宽带信噪比(SINR)之上绘制的几何性质累积分布函数(CDF)。
[0043]图5示出根据这里公开的主题内容的实施例的服务质量类标识符(QCI)分类。【具体实施方式】
[0044]附图中的图示是示意的。注意在不同图中，相似或者相同单元配备有相同标号或者仅在第一数字内与对应标号不同的标号。
[0045]以下参照附图并且参照当前标准、诸如LTE的方面举例说明这里公开的主题内容的实施例。然而这样引用当前标准仅为示例性的而不应视为限制权利要求书的范围。
[0046]包括时分双工(TDD)和频分双工(FDD)的LTE系统是潜在下一代无线接入网络。不同于LTE FDD，信道互易性(reciprocity)是TDD-LTE系统中的关键吸引特征，因此基于信道互易性的波束形成可以提供比LTE FDD系统更好的性能。运用正交频分复用(多址)(OFDM(A))方案作为LTE系统中的下行链路接入方案。然后，如果峰均功率比(PAPR)出现，则0FDM㈧系统的一个问题可能出现，这意味着在频域中跨越所有子载波(子频带)的聚合信号将在大范围中波动。这样的高PAPR代表对系统的模拟功率放大器的挑战，因此增加功率放大器成本或者由于信号失真而使系统性能降级。
[0047]TDD-LTE中的波束形成较LTE FDD系统中的基于码本的预编码而言的优点是可以基于瞬时信道响应设计或者计算幅度和相位两者从而提供高波束形成增益。在频域中的不同位置处调度不同用户设备(UE)，并且用于不同UE的波束形成加权矢量是独立的，因为用于不同UE的信道响应相互独立。因此，除了由于跨越频域的不同调制水平所致的PAPR之夕卜，波束形成将进一步增加PAPR。如果未提供用于减少高PAPR的预备(provision),则功率放大器往往限幅并且引入更多信号失真和对应更差性能。使用具有更大线性范围的功率放大器减轻问题，但是造成对应更高制造成本。
[0048]图1示出无线通信网络100，该无线通信网络100具有根据这里公开的主题内容的实施例的网络部件102。网络部件102包括两个输出端口 104a、104b，每个输出端口与天线106a、106b关联。根据图1中所示一个实施例，天线106a、106b是网络部件102的部分。然而网络部件102可以独立于天线106a、106b出售。
[0049]根据一个实施例，网络部件102是通信网络100的基站并且包括用于提供具有至少两个功率信号分量的功率信号集110的控制器108，这些功率信号分量中的每个功率信号分量与两个输出端口 104a、104b之一关联。功率信号集110的每个功率信号分量指示将向它的关联天线106a、106b提供的功率部分。例如并且根据一个实施例，功率信号集可以是具有波束形成加权因子作为功率信号分量的波束形成矢量，这些波束形成加权因子定义将向与相应波束形成加权因子对应的相应天线106a、106b传输的功率(例如功率的幅度和可选相位)。控制器108被配置用于提供波束形成加权因子从而增加在接收网络部件的位置处的信号强度。例如在考虑形式为用户设备的第一接收网络部件112a时，控制器108配置功率信号集110代表的波束形成矢量使得基于波束形成矢量110生成的传输114a、114b在第一接收网络部件112a的位置处建设性地干涉，由此增加第一接收网络部件112a接收的信号强度。控制器108生成适当波束形成加权因子在本领域中是已知的并且因此这里未进一步加以讨论。
[0050]根据这里公开的主题内容的实施例，功率信号集未直接用来确定将向相应天线106a、106b传输的功率。而是提供用于缩放功率信号集110的功率信号分量的功率调整单元116。功率调整单元116响应于接收功率信号集110来提供缩放的功率信号集118。
[0051]根据一个实施例，控制器不仅被配置用于生成单个功率信号集而且实际上用于生成多个功率信号集，一个功率信号集用于网络部件102与之通信的每个接收网络部件。举例而言，在图1中示出三个接收网络部件，第一网络部件112a和也分别称为第二接收网络部件112b和第三接收网络部件112c的两个其他接收网络部件112b、112c。根据一个实施例，图1中所示接收网络部件112a、112b、112c是用户设备。
[0052]虽然为了图示清楚而在图1中未示出，但是根据一个实施例，控制器108提供用于每个用户设备112a、112b、112c的功率信号集。配置每个其他功率信号集与已经描述的功率信号集110相似。因此，其他功率信号集也具有至少两个波束形成加权因子(两个用于如图1中所示的两个天线106a、106b)，其中其他功率信号集的每个波束形成加权因子与至少两个输出端口 104a、104b之一关联。根据这里公开的主题内容的实施例，波束形成加权因子指示将向它的相应关联天线提供的功率部分，该功率部分用于生成向无线通信网络的其他接收网络部件的相应传输。例如，如在图1中所示示例性情况中那样，基于波束形成加权因子生成传输120a、120b，配置这些波束形成加权因子从而增加在第二用户设备112b处的位置的信号强度。另外，基于波束形成加权因子生成传输122a、122b，配置这些波束形成加权因子从而增加在第三用户设备112c的位置处的信号强度。
[0053]根据一个实施例，功率调整单元116被配置用于根据至少一个其他功率信号集缩放功率信号集110。[0054]根据一个实施例，在频域中提供功率信号集110和对应的缩放的功率信号集118两者。为了在时域中提供放大器驱动器信号119。提供用于基于(一个或多个)缩放的功率信号集生成放大器驱动器信号119的傅里叶逆变换器123。
[0055]根据其他实施例，网络部件102还包括用于在至少两个输出端口 104a、104b中的每个输出端口处根据缩放的功率信号集118的功率信号分量生成输出功率126a、126b的放大器组件124。例如在一个实施例中，放大器组件124从傅里叶逆变换器123接收放大器驱动器信号119并且响应于该信号生成输出功率126a、126b。因此，在图1中所不实施例中，正是向输出端口 104a、104b馈送用于天线106a、106b的输出功率126a、126b。然而在一个替代实施例中，可以向输出端口 104a、104b馈送缩放的功率信号集的功率信号分量，例如缩放的波束形成加权因子118或者放大器驱动器信号119用于在这样的网络部件外部的放大器组件(在图1中未示出)中的进一步处理。
[0056]根据一个实施例，以计算机程序的形式提供控制器108和/或功率调整单元116。具体而言，可以提供用于实施功率调整单元116的功能的计算机程序，该计算机程序被提供用于处理物理对象、即功率信号集110并且适于在由数据处理器组件执行时控制如这里描述的功率调整单元116的一个或者多个功能。在图1中的128处一般地指示数据处理器组件。
[0057]图2示出根据这里公开的主题内容的实施例的用于缩放功率信号集的缩放过程的细节。
[0058]特别地，根据图2中所示一个实施例，在频域中执行功率信号集的功率信号分量的缩放。
[0059]图2用图形示出两个功率信号集110a、110b的、形式为波束形成加权因子的功率信号分量，在130处指示这些功率信号分量中的一些功率信号分量。代表波束形成加权因子的框的高度对应于向接收网络部件的调度的功率(例如调度的UE功率UE-P)。在图2中沿着用箭头132指示的方向排列每个功率信号集110a、110b的波束形成加权因子130。每个功率信号集110a、110b包括与八个天线对应的八(8)个功率信号分量130。即对照其中示出仅两个天线106a、106b的图1，图2的功率信号集110a、110b被设计用于的网络部件包括八个天线。如图2中所示，每个功率信号集110a、110b具有它自己的与之关联的频率子带134a、134b。因此，功率信号集110a、110b位于沿着频率轴f的不同频率子带。根据这里公开的主题内容的一个实施例，每个功率信号分量130指定用于对应传输的幅度和相位
根据一个实施例，不同频率子带134a、134b及其对应功率信号集110a、110b与不同用户设备关联。
[0060]为了生成时域放大器驱动器信号，将与相同天线对应的单独功率信号分量130求和，该求和由图2中的“ + ”号136指示并且产生和分量(在图2中未示出)。尽管在图2中示出仅两个功率信号集110a、110b，但是应当理解，控制器(在图2中未示出)可以根据网络部件(在图2中未示出)实际上与之通信的UE数量提供任何其他数量的功率信号集。图2中的点138指示可以可能存在的附加功率信号集。
[0061]每个天线的和分量然后受到在图2中的140指示的傅里叶逆变换、例如快速傅里叶逆变换(IFFT)，由此产生用于每个天线的傅里叶变换的和分量。在图2中的142指示傅里叶变换的和分量中的一些和分量。傅里叶变换的和分量142可以直接用作放大器驱动器信号119或者在另一实施例中可以被进一步处理以产生放大器驱动器信号119。
[0062]出于不例目的，傅里叶变换的和分量142中的两个和分量、即图2中的分量142a、142b大于在144指示的最大可用传输功率PMax。应当提到，根据这里公开的主题内容的实施例，功率调整单元被配置用于缩放功率信号集从而将在至少两个输出端口的每个输出端口处的输出功率维持在阈值144以下。作为结果，维持所有傅里叶变换的分量142在最大可用传输功率144 (在图2中未示出)以下。
[0063]在IFFT之后功率放大器组件为一些天线提供的功率超过可用最大传输功率而用于其他天线的功率未超过可用最大传输功率这样的事实代表功率失衡。又一问题是由于波束形成所致的附加PAPR。已经针对在每个小区中有单个UE的极端情况执行仿真。虽然在每个小区中有单个UE不是很普遍，然而这可以有助于反映PAPR问题尤其在限制波束形成UE数量和/或支持有限缓冲流量时如何严重。
[0064]以下讨论对以上提到的问题的全面类别的潜在解决方案。根据这里公开的主题内容的实施例，通过相应操纵用于每个调度的UE的波束形成加权矢量来减轻或者解决以上问题。这之所以可能是因为对照非波束形成系统(例如TD-LTE和LTE FDD系统中的基于码本的预编码)，在波束形成系统中，在不同天线处的用于将向UE传输的调度的数据的功率由相应波束形成加权因子加权。用于所有天线的波束形成加权因子称为波束形成加权矢量。对于非波束形成系统，加权矢量在频域中具有在不同天线处的均匀(uniform)功率，使得在IFFT之后，在时域和天线域中的功率波动仅由调制的数据本身引起，这是常规PAPR问题。恰好相反，在波束形成系统中，调度的UE的数据由波束形成加权矢量缩放，该波束形成加权矢量在IFFT之前具有在不同天线处的非均匀功率。简单明了地可见，这将通常削弱时域中的PAPR和天线域中的功率失衡。因此根据实施例，通过基于不同标准逐个UE地控制用于调度的UE的功率的加权因子来解决或者至少减轻这一问题，以下讨论这些标准中的一些示例性标准。注意这些概念也适用于在IFFT之前具有均匀功率的加权矢量。换而言之，这里公开的主题内容的实施例也适用于非波束形成UE。
[0065]图3示出用于根据这里公开的主题内容的实施例的信号处理的框图，该框图包括介质访问控制层(MAC)上和物理层(PHY)上的元素。具体而言，图3示出物理层(PHY)中的波束形成计算器部分。
[0066]应当理解，图3中所示层可以包含其他元素。具体而言，在图3中未示出这里公开的主题内容的实施例未影响的至少一些无线电资源管理器(RRM)模块和互作用。根据一个实施例，在RRM部分中引入称为“功率调整决定模块”(PADM) 116的新模块，该模块提供如这里描述的功率调整单元和决定单元的实施例的功能。这一功率调整决定模块116可以有助于提供关于如何缩放用于不同的调度的UE的功率的信息，即基于什么种类的标准来这样做。这一新模块PADM 116需要来自下行链路调度器152 (“DL-SCH”)的调度信息151和来自MMO模式控制器154 (“MM0-C”)的多输入多输出(MMO)模式信息153，这些信息确切地指示所有波束形成/非波束形成UE之中的调度的波束形成UE。
[0067]根据这里公开的主题内容的相应实施例，处理如下:
1.经由上行链路探测(即瞬时或者长期)从信道估计器156获得上行链路信道状态信息155。利用信道互易性，向下行链路EBB/SVD模块(基于本征的波束形成/单值分解模块)158输入这样的信息155，该模块将计算用于下行链路波束形成UE的加权矢量110。在图3中的1处指示向EBB/SVD模块158输入信道状态信息155。
[0068]2.在图3中的2处指示的第二组信息包括调度信息151和ΜΜ0模式信息153指示的调度的波束形成UE连同对应波束形成加权矢量110。向功率调整决定模块116馈送所有这样的信息，该模块判断是否应当调整向调度的波束形成UE的功率并且如果需要则另外判断将如何/或在什么程度上调整功率。
[0069]3.在图3中的3处指示的第三组信息是用于PHY以向由信道编码和调制模块162提供的数据流160应用的最终波束形成加权矢量110、118。PHY “预编码”模块(层映射和预编码模块163)以常规方式利用波束形成加权矢量110、118。所得的修改的数据流164然后受到资源映射模块166中的资源映射。因此得到的资源映射的数据流168然后受到IFFT和CP插入模块170中的快速傅里叶逆变换(IFFT)和循环前缀插入(cp插入)，因此产生放大器驱动器信号119。应当提到，根据一个实施例，未缩放一些UE的波束形成加权矢量110。在第三组信息中的110处指示(在图3中的3处指示)这一点。根据又一实施例，在向PADM116供应所有波束形成加权矢量的情况下，将不向层映射和预编码模块163供应未缩放的波束形成加权矢量110。
[0070]图3示出这里公开的主题内容的一个示例实施例:在频域中处理功率调整(在IFFT之前)使得它为基于每个UE的调整提供广泛自由度。
[0071]关于如何和/或在什么程度上调整来自天线的传输的功率的标准，存在若干选项，以下举例讨论这些选项中的一些选项。
[0072]1.基于几何性质的调整:根据一个实施例，功率调整和决定单元116被配置用于根据接收网络部件(见图1中的112a、112b、112c)缩放加权矢量110。例如在一个实施例中，设置有基于UE几何性质、例如基于UE位置计算的UE专属缩放因子。UE几何性质可以由基站或者在另一实施例中由UE估计。
【权利要求】
1.一种无线通信网络(100)的网络部件(102)，所述网络部件(102)包括: -至少两个输出端口(104a，104b)，每个输出端口与天线(106a，106b)关联； -控制器(108)，用于提供具有至少两个功率信号分量(130)的功率信号集(110)，每个功率信号分量与至少两个输出端口(104a，104b)之一关联并且指示将向它的关联天线(106a，106b)提供的功率部分，所述功率部分用于生成向所述无线通信网络(100)的接收网络部件(112a，112b, 112c)的传输(114a，114b, 120a, 120b, 122a, 122b)； -功率调整单元(116)，用于缩放所述功率信号集(110)的功率信号分量(130)，由此提供缩放的功率信号集(118)。
2.根据权利要求1所述的网络部件， -所述控制器(108)被配置用于在频域中提供所述功率信号集(110)的所述功率信号分量(130)； -提供所述功率信号集(110，110a，IlOb)用于与所述接收网络部件(112a)关联的频率子带(134a，134b);并且 -所述网络部件(102)还包括用于基于缩放的功率信号集(118)在时域中生成放大器驱动信号(119)的傅里叶逆变换器(123)。
3.根据前述权利要求之一所述的网络部件， 其中每个功率信号分量(130)是波束形成加权矢量。
4.根据前述权利要求之一所述的网络部件， -所述控制器(108)被配置用于提供具有至少两个功率信号分量(130)的至少一个其他功率信号集(110b)，其他功率信号集(IlOb)的每个功率信号分量(130)与所述至少两个输出端口( 104a，104b)之一关联并且指示向它的关联天线(106a, 106b)提供的功率部分，所述功率部分用于生成向所述无线通信网络(100)的其他接收网络部件(112b，112c)的相应传输(120a，120b, 122a, 122b)； -所述功率调整单元(116)被配置用于根据至少一个其他功率信号集(110b)缩放所述功率信号集(I 10a)。
5.根据前述权利要求之一所述的网络部件，还包括: -放大器组件(124)，用于在所述至少两个输出端口( 104a，104b)中的每个输出端口处根据缩放的功率信号集(118)的所述功率信号分量生成输出功率(126a，126b)； -所述功率调整单元(116)被配置用于缩放所述功率信号集(110，110a，I IOb )从而将在所述至少两个输出端口( 104a，104b )中的每个输出端口处的输出功率维持在阈值(144 )以下。
6.根据前述权利要求之一所述的网络部件， -所述功率调整单元(116)被配置用于根据所述接收网络部件(102)的位置缩放所述功率信号集(110，110a，110b)。
7.根据前述权利要求之一所述的网络部件， -所述功率调整单元(116)被配置用于根据向接收网络部件(112a，112b，112c)的传输的传输类型缩放所述功率信号集(110,110a, 110b)。
8.根据前述权利要求之一所述的网络部件， -每个功率信号分量(130)对应于在网络部件(102)与所述接收网络部件(112a，112b，112c)之间的通信信道，所述功率调整单元(116)被配置用于根据与所述功率信号集(110，110a，110b)的所述功率信号分量(130)对应的通信信道的信道状态缩放所述功率信号集(110，110a，110b)。
9.根据前述权利要求之一所述的网络部件，其中所述功率调整单元(116)被配置用于每个传输时间间隔缩放所述功率信号集(110，110a，110b )，所述传输时间间隔是所述网络部件生成的独立可解码传输的持续时间。
10.一种操作网络部件(102)的方法，所述网络部件(102)用于控制无线通信网络(100)的至少两个天线(106a, 106b),所述方法包括:-接收具有至少两个功率信号分量(130)的功率信号集(110，110a，110b)，每个功率信号分量(130)与所述至少两个天线(106a, 106b)之一关联，每个功率信号分量(130)还指示将向它的关联天线(106a，106b)提供的功率部分，所述功率部分用于生成向所述无线通信网络(100)的接收网络部件(112a，112b，112c)的传输(114a，114b，120a, 120b, 122a，122b)； -缩放所述功率信号集(110，110a，110b)的所述功率信号分量(130)，由此提供缩放的功率信号集(118)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中:-其中在频域中执行所述功率信号集(110，110a，110b)的所述功率信号分量(130)的缩放。
12.根据权利要求11所述的方法，-其中所述功率信号集(110，110a，110b)与频率子带(134a，134b)关联；-其中所述网络部件(102)是所述无线通信网络(100)的基站；并且-其中所述频率子带(134a, 134b)与用户设备(112a, 112b, 112c)关联,所述用户设备(112a，112b，112c)与所述基站通信。
13.根据权利要求10至12之一所述的方法，-其中根据所述网络部件(102)的操作参数和/或所述接收网络部件(112a，112b，112c)的操作参数执行所述功率信号集(110，110a，110b)的所述功率信号分量(130)的缩放。
14.根据权利要求10至13之一所述的方法，-其中每个功率信号分量(130)是确定在输出端口(104a，104b)处的功率级的波束形成加权因子。
15.一种用于处理物理对象、即功率信号集(110，110a，110b)的计算机程序，所述计算机程序在由数据处理器组件(128)执行时控制如根据权利要求10至14中的任一权利要求所述的方法。
【文档编号】H04W52/00GK103733692SQ201180066981
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2011年2月7日 优先权日:2011年2月7日
【发明者】刘竞秀, 康剑锋 申请人:诺基亚西门子通信公司
【专利摘要】提供一种无线通信网络（100）的网络部件（102）。网络部件（102）包括至少两个输出端口（104a，104b），每个输出端口与天线（106a，106b）关联。网络部件（100）还包括用于提供具有至少两个功率信号分量的功率信号集（110）的控制器（108），每个功率信号分量与至少两个输出端口（104a，104b）之一关联并且指示将向它的关联天线（106a，106b）提供的功率部分，该功率部分用于生成向无线通信网络（100）的接收网络部件（112a，112b，112c）的传输（114a，114b，120a，120b，122a，122b）。另外，网络部件（102）包括用于缩放功率信号集（110，110a，110b）的功率信号分量、由此提供缩放的功率信号集（118）的功率调整单元（116）。
【专利说明】缩放多天线无线系统中的传输功率
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信网络领域并且具体地涉及将若干天线元件用于向接收网络部件的传输的无线通信网络。
【背景技术】
[0002]现代无线通信网络经常将若干天线元件用于向接收网络部件、例如用户设备的传输。当前示例是LTE (3GPP长期演进)。具体在时分双工(TDD)中，波束形成可以提供增加的性能。在波束形成中，在相位和幅度上调整从至少两个天线元件的单独传输从而在目标用户设备的位置提供增加的信号强度。
[0003]然而在不同功率级处操作不同天线元件承担天线元件的对应功率放大器达到或者超过它的最大传输功率从而导致限幅和信号失真的风险。对照而言，完全在功率放大器的可用最大传输功率以下操作功率放大器减少系统的效率。另外，不同功率级可能导致高峰均功率比，该高峰均功率比也可能不利地影响功率放大器的操作。
[0004]鉴于以上描述的情形，存在对一种改进的技术的需要，该技术实现提供基本上避免或者至少减少上述问题中的一个或者多个问题的无线通信系统。
【发明内容】
[0005]根据独立权利要求的主题内容可以满足这一需要。从属权利要求描述这里公开的主题内容的有利实施例。
[0006]根据这里公开的主题内容的第一方面，提供一种无线通信网络的网络部件，该网络部件包括:至少两个输出端口，每个输出端口与天线关联；控制器，用于提供具有至少两个功率信号分量的功率信号集，每个功率信号分量与至少两个输出端口之一关联并且指示将向它的关联天线提供的功率部分，该功率部分用于生成向无线通信网络的接收网络部件的传输；以及功率调整单元，用于缩放功率信号集的功率信号分量、由此提供缩放的功率信号集。
[0007]本发明的这一方面基于这样的思想:通过适当缩放功率信号集的功率信号分量中的一些或者所有信号分量，可以改进包括这样的网络部件的无线通信网络的特性。
[0008]例如在一个实施例中，网络部件是无线通信网络的基站或者无线通信网络的基站的至少一部分。根据又一实施例，无线通信网络是蜂窝通信网络。例如在网络部件是无线通信网络的基站的一个实施例中，网络部件及其关联天线可以属于单个小区或者在另一实施例中属于两个或者更多小区。如上所述，每个功率信号分量指示将向关联天线提供的以由此产生从天线向接收网络部件的传输的功率部分。
[0009]根据一个实施例，接收网络实体是用户设备，例如移动电话或者计算机。
[0010]根据一个实施例，控制器被配置用于在频率域中提供功率信号集的功率信号分量。例如在一个实施例中，为与接收网络部件关联的频率子带提供功率信号集。例如在若干接收网络部件与网络部件通信的情况下，相应频率子带可以与接收网络部件中的每个接收网络部件关联。由于考虑网络部件具有与之关联的至少两个天线的情况，所以有相应频率子带的至少两个功率信号分量，每个功率信号分量与相应输出端口关联。
[0011]令在频域中提供功率信号集，也在频域中完成功率信号分量的缩放。这具有以下优点:如果频率子带与每个接收网络部件关联，则可以单独地为每个接收网络部件执行缩放。由于每个功率信号集的缩放，可以避免与功率信号集对应的传输的失真。
[0012]根据又一实施例，网络部件还包括用于基于频域中的缩放的功率信号集在时域中生成放大器驱动器信号的傅里叶逆变换器。
[0013]根据又一实施例，功率信号分量中的每个功率信号分量是波束形成加权因子。提供波束形成加权因子从而增加在具体接收网络部件的位置处的信号强度。可以例如通过将波束形成加权因子与缩放因子相乘来容易执行这些波束形成加权因子的缩放。以这样的方式，获得缩放的波束形成加权因子的集合(即缩放的功率信号集)。然而，基于缩放的波束形成加权因子的信号处理与没有波束形成加权因子的缩放的情况比较可以不变。因此，在这样的实施例中，如这里描述的方面和实施例的教导可以容易地应用于现有配置。
[0014]根据又一实施例，控制器被配置用于提供具有至少两个功率信号分量的至少一个其他功率信号集，其中其他功率信号集的每个功率信号分量与至少两个输出端口之一关联并且指示将向关联天线提供的功率部分，该功率部分用于生成向无线通信网络的其他接收网络部件的相应传输。因此，根据这里公开的主题内容的实施例，为每个接收网络部件提供指示向天线提供的功率部分的对应功率信号集，该功率部分用于生成向相应接收网络部件的传输。
[0015]根据一个实施例，功率调整单元被配置用于根据至少一个其他功率信号集缩放功率信号集。根据又一实施例，功率调整单元被配置用于根据功率信号集本身、即根据功率信号集的功率信号分量缩放功率信号集。根据又一实施例，功率调整单元被配置用于根据控制器操纵的所有功率信号集、即根据功率信号集并且根据与其他接收网络部件有关的其他功率信号集缩放功率信号集。
[0016]一般而言，在一个实施例中，基于与至少一个接收网络部件的相应一个接收网络部件关联的至少一个功率信号集执行功率调整单元执行的缩放。根据其他实施例，可以基于网络部件的至少一个操作参数和/或至少一个接收网络部件的至少一个操作参数执行缩放。根据又一混合实施例，基于至少一个功率信号集合和至少一个操作参数执行缩放。
[0017]根据又一实施例，网络部件包括用于在至少两个输出端口的每个输出端口处根据缩放的功率信号集的功率信号分量生成输出功率的放大器组件；功率调整单元被配置用于缩放功率信号集从而将在至少两个输出端口的每个输出端口处的输出功率维持在阈值以下。
[0018]另外，可以根据至少一个其他功率信号集或者缩放的功率信号集生成输出功率。例如在一个实施例中，放大器组件被配置用于在至少两个输出端口的每个输出端口处根据缩放的功率信号集和至少一个(根据实际实施例可能缩放的)其他功率信号集的功率信号分量生成输出功率。根据又一实施例，功率调整单元被配置用于缩放功率信号集和其他功率信号集从而将在至少两个输出端口的每个输出端口处的输出功率维持在阈值以下。
[0019]取代放大器组件生成的输出功率，可以在网络部件的输出端口处提供放大器驱动信号，放大器驱动信号指示放大器组件将为与放大器组件关联的每个天线生成的输出功率。因此，根据在网络部件中实施哪些实施例，输出端口提供可以被配置用于向天线直接馈送的功率输出或者在其他实施例中提供放大器驱动信号。另外，可以在输出端口处提供其他输出类型。另外，在一个实施例中，术语“输出端口”涉及物理终端，例如与天线耦合或者可耦合的功率终端。在另一实施例中，术语“输出端口”涉及逻辑终端，例如逻辑端口。可以例如在向输出端口供应放大器驱动信号的一个实施例中使用这样的逻辑终端。
[0020]根据一个实施例，功率调整单元被配置用于根据接收网络部件的位置缩放与接收网络部件对应的功率信号集。例如在一个实施例中，根据接收网络部件是否在网络部件服务的小区的边缘处来执行缩放。例如，如果接收网络部件位于小区的边缘处，则接收网络部件用来从网络部件接收传输的功率级可以相对低。在这样的情况下，缩减(downscale)将向这样的UE提供的传输功率可能不利地影响在网络部件与接收网络部件之间的通信。因此，在一个实施例中，在这样的情况下，执行功率信号集的缩放从而不将功率信号集中的功率信号分量减少至某一阈值以下。应当理解，这里一般而言，虽然如果可能则应当避免功率放大器中的限幅，但是至少在一些情况下可以执行缩放从而增加相应功率信号分量、由此使得有可能增加网络部件提供的小区的覆盖。以这样的方式，可以改进到位于小区边缘处的接收网络部件的通信。
[0021]一般而言，在一个实施例中，功率调整单元被配置用于缩放功率信号集从而增加在接收网络部件的位置处的信号强度。因此，在一个实施例中，可以选择性地为特定接收网络部件延伸网络部件提供的小区的覆盖。
[0022]关于术语“接收网络部件的位置”，应当理解这一位置对应于接收网络部件的天线的位置，因为天线是实际接收实体，并且因此接收网络部件的天线的位置确定接收的信号强度。
[0023]根据又一实施例，功率调整单元被配置用于根据向接收网络部件的传输的传输类型缩放功率信号集。例如可以有针对不同传输类型的不同服务质量(QoS)要求。根据传输类型或者在另一实施例中根据服务质量要求执行功率信号集的缩放提供具有减少的限幅而仍然维持用于特定传输的所需服务质量的可能性。在另一实施例中，缩放可以依赖于某个传输类型的传输相对于所有传输的百分比。这样的实施例允许应对如下情形，在这些情形中，传输的许多或者所有传输需要某一服务质量水平、但是仍然必须在相应功率信号分量的功率中被缩减以便避免限幅。然而应当提到，这里一般而言，限幅避免仅在这里公开的主题内容的一些实施例中有高优先级。在其他实施例中，考虑具有比避免限幅的优先级更高的优先级的其他参数。例如在其他实施例中，即使有引入的一些限幅或者至少如果功率信号集的适当缩放未完全避免限幅，则仍然将执行这样的缩放。
[0024]根据又一实施例，每个功率信号分量对应于在网络部件与接收网络部件之间的通信信道，其中功率调整单元被配置用于根据与功率信号集的功率信号分量对应的通信信道的信道状态缩放功率信号集。例如在相同缩放因子应用于每个功率信号分量的情况下，缩放因子可以依赖于与功率信号集对应的所有通信信道的信道状态是否有相对于阈值的具体关系。例如，如果与功率信号集对应的通信信道中的一个或者多个通信信道的信道状态在不良条件中、例如在某个阈值以下，则可以在这样的情况下不执行功率信号分量的缩减。为此并且根据一个实施例，功率调整单元可以包括用于接收参数、诸如信道状态信息、位置信息或者传输类型信息以便为功率信号分量中的每个功率信号分量提供分别适配的缩放因子的决定单元。
[0025]另外应当提到，在一些实施例中，功率信号集的所有功率信号分量由相同缩放因子缩放，而在其他实施例中，可以针对功率信号集的功率信号分量中的每个功率信号分量提供单独的缩放因子。例如在这样的实施例中，可以针对每个功率信号集提供缩放矢量，其中缩放矢量包括用于对应功率信号集的每个功率信号分量的相应缩放矢量分量(缩放因子)。考虑这里公开的主题内容的实施例，功率调整单元一般可以被配置用于考虑具有不同优先级的至少两个决定参数。这里一般而言，决定参数是对是否缩放功率信号分量和/或在什么程度上缩放功率信号分量的决定有影响的参数。
[0026]根据又一实施例，功率调整单元被配置用于每个传输时间间隔(TTI)缩放功率信号集，其中传输时间间隔是网络部件生成的独立可解码传输的持续时间。根据其他实施例，针对不同时间间隔或者根据除了时间之外的另一量完成功率信号集的缩放。例如在一个实施例中，可以每个符号执行缩放。
[0027]根据这里公开的主题内容的第二方面，提供一种操作无线通信网络的网络部件的方法，该方法包括:例如从如关于第一方面描述的控制器接收具有至少两个功率信号分量的功率信号集，其中每个功率信号分量与至少两个天线之一关联，并且其中每个功率信号分量进一步指示将向它的关联天线提供的功率部分，该功率部分用于生成向无线通信网络的接收网络部件的传输；该方法还包括缩放功率信号集的功率信号分量、由此提供缩放的功率信号集。
[0028]根据一个实施例，在频域中执行功率信号集的功率信号分量的缩放。这可以允许每个接收网络部件的功率信号分量的缩放。
[0029]根据又一实施例，功率信号集与频率子带关联，其中网络部件是无线通信网络的基站，并且其中频率子带与用户设备关联，用户设备与基站通信。
[0030]根据又一实施例，根据网络部件的操作参数和/或接收网络部件的操作参数执行功率信号集的功率信号分量的缩放。
[0031]根据又一其他实施例，每个功率信号分量是确定在输出端口处的功率级的波束形成加权因子。在又一实施例中，功率信号分量也确定响应于在输出端口处提供的输出功率而生成的传输的相位。
[0032]这里一般而言，根据第二方面的方法和方法的实施例可以包括执行关于第一方面或者其一个实施例描述的一个或者多个功能。
[0033]根据这里公开的主题内容的第三方面，提供一种用于处理物理对象、即功率信号集的计算机程序，该计算机程序适于在由数据处理器组件执行时控制如在第二方面或者其一个实施例中阐述的方法。
[0034]如这里所用，引用计算机程序旨在于等效于引用包含指令的程序单元和/或计算机可读介质，这些指令用于控制计算机系统协调以上描述的方法的执行。
[0035]可以通过使用任何适当编程语言、如例如JAVA、C++来实施计算机程序为计算机可读指令代码，并且可以在计算机可读介质(可去除盘、易失性或者非易失性存储器、嵌入式存储器/处理器等)上存储计算机程序。指令代码可操作用于对计算机或者任何其他可编程设备编程以实现既定功能。计算机程序可以从网络、诸如万维网获得，可以从该网络下载计算机程序。[0036]可以分别借助计算机程序和软件实现这里公开的主题内容。然而也可以分别借助一个或者多个具体电子电路和硬件实现这里公开的主题内容。另外，也可以用混合形式、即在软件模块与硬件模块的组合中实现这里公开的主题内容。
[0037]参照一种网络部件和操作网络部件的方法，以上已经描述并且以下将描述这里公开的主题内容的示例性实施例。必须指出，涉及这里公开的主题内容的不同方面的特征的任何组合当然也是可能的。具体而言，已经参照装置类型实施例描述了一些实施例，而已经参照方法类型实施例描述了其他实施例。然而本领域技术人员将从以上和以下描述中，除非另有指明，除了涉及属于一个方面的特征的任何组合之外，也猜想在涉及不同方面或者实施例的特征之间、例如甚至在装置类型实施例的特征与方法类型实施例的特征之间的任何组合被认为是利用本申请公开的。
[0038]从下文将描述的示例中清楚并且参照【专利附图】
【附图说明】以上定义的方面和实施例以及本发明的其他方面和实施例，但是本发明不限于此。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1示出无线通信网络，该无线通信网络具有根据这里公开的主题内容的实施例的网络部件。
[0040]图2示出根据这里公开的主题内容的实施例的用于缩放功率信号集的缩放过程的细节。
[0041]图3示出用于根据这里公开的主题内容的实施例的信号处理的框图。
[0042]图4示出根据这里公开的主题内容的实施例的在宽带信噪比(SINR)之上绘制的几何性质累积分布函数(CDF)。
[0043]图5示出根据这里公开的主题内容的实施例的服务质量类标识符(QCI)分类。【具体实施方式】
[0044]附图中的图示是示意的。注意在不同图中，相似或者相同单元配备有相同标号或者仅在第一数字内与对应标号不同的标号。
[0045]以下参照附图并且参照当前标准、诸如LTE的方面举例说明这里公开的主题内容的实施例。然而这样引用当前标准仅为示例性的而不应视为限制权利要求书的范围。
[0046]包括时分双工(TDD)和频分双工(FDD)的LTE系统是潜在下一代无线接入网络。不同于LTE FDD，信道互易性(reciprocity)是TDD-LTE系统中的关键吸引特征，因此基于信道互易性的波束形成可以提供比LTE FDD系统更好的性能。运用正交频分复用(多址)(OFDM(A))方案作为LTE系统中的下行链路接入方案。然后，如果峰均功率比(PAPR)出现，则0FDM㈧系统的一个问题可能出现，这意味着在频域中跨越所有子载波(子频带)的聚合信号将在大范围中波动。这样的高PAPR代表对系统的模拟功率放大器的挑战，因此增加功率放大器成本或者由于信号失真而使系统性能降级。
[0047]TDD-LTE中的波束形成较LTE FDD系统中的基于码本的预编码而言的优点是可以基于瞬时信道响应设计或者计算幅度和相位两者从而提供高波束形成增益。在频域中的不同位置处调度不同用户设备(UE)，并且用于不同UE的波束形成加权矢量是独立的，因为用于不同UE的信道响应相互独立。因此，除了由于跨越频域的不同调制水平所致的PAPR之夕卜，波束形成将进一步增加PAPR。如果未提供用于减少高PAPR的预备(provision),则功率放大器往往限幅并且引入更多信号失真和对应更差性能。使用具有更大线性范围的功率放大器减轻问题，但是造成对应更高制造成本。
[0048]图1示出无线通信网络100，该无线通信网络100具有根据这里公开的主题内容的实施例的网络部件102。网络部件102包括两个输出端口 104a、104b，每个输出端口与天线106a、106b关联。根据图1中所示一个实施例，天线106a、106b是网络部件102的部分。然而网络部件102可以独立于天线106a、106b出售。
[0049]根据一个实施例，网络部件102是通信网络100的基站并且包括用于提供具有至少两个功率信号分量的功率信号集110的控制器108，这些功率信号分量中的每个功率信号分量与两个输出端口 104a、104b之一关联。功率信号集110的每个功率信号分量指示将向它的关联天线106a、106b提供的功率部分。例如并且根据一个实施例，功率信号集可以是具有波束形成加权因子作为功率信号分量的波束形成矢量，这些波束形成加权因子定义将向与相应波束形成加权因子对应的相应天线106a、106b传输的功率(例如功率的幅度和可选相位)。控制器108被配置用于提供波束形成加权因子从而增加在接收网络部件的位置处的信号强度。例如在考虑形式为用户设备的第一接收网络部件112a时，控制器108配置功率信号集110代表的波束形成矢量使得基于波束形成矢量110生成的传输114a、114b在第一接收网络部件112a的位置处建设性地干涉，由此增加第一接收网络部件112a接收的信号强度。控制器108生成适当波束形成加权因子在本领域中是已知的并且因此这里未进一步加以讨论。
[0050]根据这里公开的主题内容的实施例，功率信号集未直接用来确定将向相应天线106a、106b传输的功率。而是提供用于缩放功率信号集110的功率信号分量的功率调整单元116。功率调整单元116响应于接收功率信号集110来提供缩放的功率信号集118。
[0051]根据一个实施例，控制器不仅被配置用于生成单个功率信号集而且实际上用于生成多个功率信号集，一个功率信号集用于网络部件102与之通信的每个接收网络部件。举例而言，在图1中示出三个接收网络部件，第一网络部件112a和也分别称为第二接收网络部件112b和第三接收网络部件112c的两个其他接收网络部件112b、112c。根据一个实施例，图1中所示接收网络部件112a、112b、112c是用户设备。
[0052]虽然为了图示清楚而在图1中未示出，但是根据一个实施例，控制器108提供用于每个用户设备112a、112b、112c的功率信号集。配置每个其他功率信号集与已经描述的功率信号集110相似。因此，其他功率信号集也具有至少两个波束形成加权因子(两个用于如图1中所示的两个天线106a、106b)，其中其他功率信号集的每个波束形成加权因子与至少两个输出端口 104a、104b之一关联。根据这里公开的主题内容的实施例，波束形成加权因子指示将向它的相应关联天线提供的功率部分，该功率部分用于生成向无线通信网络的其他接收网络部件的相应传输。例如，如在图1中所示示例性情况中那样，基于波束形成加权因子生成传输120a、120b，配置这些波束形成加权因子从而增加在第二用户设备112b处的位置的信号强度。另外，基于波束形成加权因子生成传输122a、122b，配置这些波束形成加权因子从而增加在第三用户设备112c的位置处的信号强度。
[0053]根据一个实施例，功率调整单元116被配置用于根据至少一个其他功率信号集缩放功率信号集110。[0054]根据一个实施例，在频域中提供功率信号集110和对应的缩放的功率信号集118两者。为了在时域中提供放大器驱动器信号119。提供用于基于(一个或多个)缩放的功率信号集生成放大器驱动器信号119的傅里叶逆变换器123。
[0055]根据其他实施例，网络部件102还包括用于在至少两个输出端口 104a、104b中的每个输出端口处根据缩放的功率信号集118的功率信号分量生成输出功率126a、126b的放大器组件124。例如在一个实施例中，放大器组件124从傅里叶逆变换器123接收放大器驱动器信号119并且响应于该信号生成输出功率126a、126b。因此，在图1中所不实施例中，正是向输出端口 104a、104b馈送用于天线106a、106b的输出功率126a、126b。然而在一个替代实施例中，可以向输出端口 104a、104b馈送缩放的功率信号集的功率信号分量，例如缩放的波束形成加权因子118或者放大器驱动器信号119用于在这样的网络部件外部的放大器组件(在图1中未示出)中的进一步处理。
[0056]根据一个实施例，以计算机程序的形式提供控制器108和/或功率调整单元116。具体而言，可以提供用于实施功率调整单元116的功能的计算机程序，该计算机程序被提供用于处理物理对象、即功率信号集110并且适于在由数据处理器组件执行时控制如这里描述的功率调整单元116的一个或者多个功能。在图1中的128处一般地指示数据处理器组件。
[0057]图2示出根据这里公开的主题内容的实施例的用于缩放功率信号集的缩放过程的细节。
[0058]特别地，根据图2中所示一个实施例，在频域中执行功率信号集的功率信号分量的缩放。
[0059]图2用图形示出两个功率信号集110a、110b的、形式为波束形成加权因子的功率信号分量，在130处指示这些功率信号分量中的一些功率信号分量。代表波束形成加权因子的框的高度对应于向接收网络部件的调度的功率(例如调度的UE功率UE-P)。在图2中沿着用箭头132指示的方向排列每个功率信号集110a、110b的波束形成加权因子130。每个功率信号集110a、110b包括与八个天线对应的八(8)个功率信号分量130。即对照其中示出仅两个天线106a、106b的图1，图2的功率信号集110a、110b被设计用于的网络部件包括八个天线。如图2中所示，每个功率信号集110a、110b具有它自己的与之关联的频率子带134a、134b。因此，功率信号集110a、110b位于沿着频率轴f的不同频率子带。根据这里公开的主题内容的一个实施例，每个功率信号分量130指定用于对应传输的幅度和相位
根据一个实施例，不同频率子带134a、134b及其对应功率信号集110a、110b与不同用户设备关联。
[0060]为了生成时域放大器驱动器信号，将与相同天线对应的单独功率信号分量130求和，该求和由图2中的“ + ”号136指示并且产生和分量(在图2中未示出)。尽管在图2中示出仅两个功率信号集110a、110b，但是应当理解，控制器(在图2中未示出)可以根据网络部件(在图2中未示出)实际上与之通信的UE数量提供任何其他数量的功率信号集。图2中的点138指示可以可能存在的附加功率信号集。
[0061]每个天线的和分量然后受到在图2中的140指示的傅里叶逆变换、例如快速傅里叶逆变换(IFFT)，由此产生用于每个天线的傅里叶变换的和分量。在图2中的142指示傅里叶变换的和分量中的一些和分量。傅里叶变换的和分量142可以直接用作放大器驱动器信号119或者在另一实施例中可以被进一步处理以产生放大器驱动器信号119。
[0062]出于不例目的，傅里叶变换的和分量142中的两个和分量、即图2中的分量142a、142b大于在144指示的最大可用传输功率PMax。应当提到，根据这里公开的主题内容的实施例，功率调整单元被配置用于缩放功率信号集从而将在至少两个输出端口的每个输出端口处的输出功率维持在阈值144以下。作为结果，维持所有傅里叶变换的分量142在最大可用传输功率144 (在图2中未示出)以下。
[0063]在IFFT之后功率放大器组件为一些天线提供的功率超过可用最大传输功率而用于其他天线的功率未超过可用最大传输功率这样的事实代表功率失衡。又一问题是由于波束形成所致的附加PAPR。已经针对在每个小区中有单个UE的极端情况执行仿真。虽然在每个小区中有单个UE不是很普遍，然而这可以有助于反映PAPR问题尤其在限制波束形成UE数量和/或支持有限缓冲流量时如何严重。
[0064]以下讨论对以上提到的问题的全面类别的潜在解决方案。根据这里公开的主题内容的实施例，通过相应操纵用于每个调度的UE的波束形成加权矢量来减轻或者解决以上问题。这之所以可能是因为对照非波束形成系统(例如TD-LTE和LTE FDD系统中的基于码本的预编码)，在波束形成系统中，在不同天线处的用于将向UE传输的调度的数据的功率由相应波束形成加权因子加权。用于所有天线的波束形成加权因子称为波束形成加权矢量。对于非波束形成系统，加权矢量在频域中具有在不同天线处的均匀(uniform)功率，使得在IFFT之后，在时域和天线域中的功率波动仅由调制的数据本身引起，这是常规PAPR问题。恰好相反，在波束形成系统中，调度的UE的数据由波束形成加权矢量缩放，该波束形成加权矢量在IFFT之前具有在不同天线处的非均匀功率。简单明了地可见，这将通常削弱时域中的PAPR和天线域中的功率失衡。因此根据实施例，通过基于不同标准逐个UE地控制用于调度的UE的功率的加权因子来解决或者至少减轻这一问题，以下讨论这些标准中的一些示例性标准。注意这些概念也适用于在IFFT之前具有均匀功率的加权矢量。换而言之，这里公开的主题内容的实施例也适用于非波束形成UE。
[0065]图3示出用于根据这里公开的主题内容的实施例的信号处理的框图，该框图包括介质访问控制层(MAC)上和物理层(PHY)上的元素。具体而言，图3示出物理层(PHY)中的波束形成计算器部分。
[0066]应当理解，图3中所示层可以包含其他元素。具体而言，在图3中未示出这里公开的主题内容的实施例未影响的至少一些无线电资源管理器(RRM)模块和互作用。根据一个实施例，在RRM部分中引入称为“功率调整决定模块”(PADM) 116的新模块，该模块提供如这里描述的功率调整单元和决定单元的实施例的功能。这一功率调整决定模块116可以有助于提供关于如何缩放用于不同的调度的UE的功率的信息，即基于什么种类的标准来这样做。这一新模块PADM 116需要来自下行链路调度器152 (“DL-SCH”)的调度信息151和来自MMO模式控制器154 (“MM0-C”)的多输入多输出(MMO)模式信息153，这些信息确切地指示所有波束形成/非波束形成UE之中的调度的波束形成UE。
[0067]根据这里公开的主题内容的相应实施例，处理如下:
1.经由上行链路探测(即瞬时或者长期)从信道估计器156获得上行链路信道状态信息155。利用信道互易性，向下行链路EBB/SVD模块(基于本征的波束形成/单值分解模块)158输入这样的信息155，该模块将计算用于下行链路波束形成UE的加权矢量110。在图3中的1处指示向EBB/SVD模块158输入信道状态信息155。
[0068]2.在图3中的2处指示的第二组信息包括调度信息151和ΜΜ0模式信息153指示的调度的波束形成UE连同对应波束形成加权矢量110。向功率调整决定模块116馈送所有这样的信息，该模块判断是否应当调整向调度的波束形成UE的功率并且如果需要则另外判断将如何/或在什么程度上调整功率。
[0069]3.在图3中的3处指示的第三组信息是用于PHY以向由信道编码和调制模块162提供的数据流160应用的最终波束形成加权矢量110、118。PHY “预编码”模块(层映射和预编码模块163)以常规方式利用波束形成加权矢量110、118。所得的修改的数据流164然后受到资源映射模块166中的资源映射。因此得到的资源映射的数据流168然后受到IFFT和CP插入模块170中的快速傅里叶逆变换(IFFT)和循环前缀插入(cp插入)，因此产生放大器驱动器信号119。应当提到，根据一个实施例，未缩放一些UE的波束形成加权矢量110。在第三组信息中的110处指示(在图3中的3处指示)这一点。根据又一实施例，在向PADM116供应所有波束形成加权矢量的情况下，将不向层映射和预编码模块163供应未缩放的波束形成加权矢量110。
[0070]图3示出这里公开的主题内容的一个示例实施例:在频域中处理功率调整(在IFFT之前)使得它为基于每个UE的调整提供广泛自由度。
[0071]关于如何和/或在什么程度上调整来自天线的传输的功率的标准，存在若干选项，以下举例讨论这些选项中的一些选项。
[0072]1.基于几何性质的调整:根据一个实施例，功率调整和决定单元116被配置用于根据接收网络部件(见图1中的112a、112b、112c)缩放加权矢量110。例如在一个实施例中，设置有基于UE几何性质、例如基于UE位置计算的UE专属缩放因子。UE几何性质可以由基站或者在另一实施例中由UE估计。
【权利要求】
1.一种无线通信网络(100)的网络部件(102)，所述网络部件(102)包括: -至少两个输出端口(104a，104b)，每个输出端口与天线(106a，106b)关联； -控制器(108)，用于提供具有至少两个功率信号分量(130)的功率信号集(110)，每个功率信号分量与至少两个输出端口(104a，104b)之一关联并且指示将向它的关联天线(106a，106b)提供的功率部分，所述功率部分用于生成向所述无线通信网络(100)的接收网络部件(112a，112b, 112c)的传输(114a，114b, 120a, 120b, 122a, 122b)； -功率调整单元(116)，用于缩放所述功率信号集(110)的功率信号分量(130)，由此提供缩放的功率信号集(118)。
2.根据权利要求1所述的网络部件， -所述控制器(108)被配置用于在频域中提供所述功率信号集(110)的所述功率信号分量(130)； -提供所述功率信号集(110，110a，IlOb)用于与所述接收网络部件(112a)关联的频率子带(134a，134b);并且 -所述网络部件(102)还包括用于基于缩放的功率信号集(118)在时域中生成放大器驱动信号(119)的傅里叶逆变换器(123)。
3.根据前述权利要求之一所述的网络部件， 其中每个功率信号分量(130)是波束形成加权矢量。
4.根据前述权利要求之一所述的网络部件， -所述控制器(108)被配置用于提供具有至少两个功率信号分量(130)的至少一个其他功率信号集(110b)，其他功率信号集(IlOb)的每个功率信号分量(130)与所述至少两个输出端口( 104a，104b)之一关联并且指示向它的关联天线(106a, 106b)提供的功率部分，所述功率部分用于生成向所述无线通信网络(100)的其他接收网络部件(112b，112c)的相应传输(120a，120b, 122a, 122b)； -所述功率调整单元(116)被配置用于根据至少一个其他功率信号集(110b)缩放所述功率信号集(I 10a)。
5.根据前述权利要求之一所述的网络部件，还包括: -放大器组件(124)，用于在所述至少两个输出端口( 104a，104b)中的每个输出端口处根据缩放的功率信号集(118)的所述功率信号分量生成输出功率(126a，126b)； -所述功率调整单元(116)被配置用于缩放所述功率信号集(110，110a，I IOb )从而将在所述至少两个输出端口( 104a，104b )中的每个输出端口处的输出功率维持在阈值(144 )以下。
6.根据前述权利要求之一所述的网络部件， -所述功率调整单元(116)被配置用于根据所述接收网络部件(102)的位置缩放所述功率信号集(110，110a，110b)。
7.根据前述权利要求之一所述的网络部件， -所述功率调整单元(116)被配置用于根据向接收网络部件(112a，112b，112c)的传输的传输类型缩放所述功率信号集(110,110a, 110b)。
8.根据前述权利要求之一所述的网络部件， -每个功率信号分量(130)对应于在网络部件(102)与所述接收网络部件(112a，112b，112c)之间的通信信道，所述功率调整单元(116)被配置用于根据与所述功率信号集(110，110a，110b)的所述功率信号分量(130)对应的通信信道的信道状态缩放所述功率信号集(110，110a，110b)。
9.根据前述权利要求之一所述的网络部件，其中所述功率调整单元(116)被配置用于每个传输时间间隔缩放所述功率信号集(110，110a，110b )，所述传输时间间隔是所述网络部件生成的独立可解码传输的持续时间。
10.一种操作网络部件(102)的方法，所述网络部件(102)用于控制无线通信网络(100)的至少两个天线(106a, 106b),所述方法包括:-接收具有至少两个功率信号分量(130)的功率信号集(110，110a，110b)，每个功率信号分量(130)与所述至少两个天线(106a, 106b)之一关联，每个功率信号分量(130)还指示将向它的关联天线(106a，106b)提供的功率部分，所述功率部分用于生成向所述无线通信网络(100)的接收网络部件(112a，112b，112c)的传输(114a，114b，120a, 120b, 122a，122b)； -缩放所述功率信号集(110，110a，110b)的所述功率信号分量(130)，由此提供缩放的功率信号集(118)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中:-其中在频域中执行所述功率信号集(110，110a，110b)的所述功率信号分量(130)的缩放。
12.根据权利要求11所述的方法，-其中所述功率信号集(110，110a，110b)与频率子带(134a，134b)关联；-其中所述网络部件(102)是所述无线通信网络(100)的基站；并且-其中所述频率子带(134a, 134b)与用户设备(112a, 112b, 112c)关联,所述用户设备(112a，112b，112c)与所述基站通信。
13.根据权利要求10至12之一所述的方法，-其中根据所述网络部件(102)的操作参数和/或所述接收网络部件(112a，112b，112c)的操作参数执行所述功率信号集(110，110a，110b)的所述功率信号分量(130)的缩放。
14.根据权利要求10至13之一所述的方法，-其中每个功率信号分量(130)是确定在输出端口(104a，104b)处的功率级的波束形成加权因子。
15.一种用于处理物理对象、即功率信号集(110，110a，110b)的计算机程序，所述计算机程序在由数据处理器组件(128)执行时控制如根据权利要求10至14中的任一权利要求所述的方法。
【文档编号】H04W52/00GK103733692SQ201180066981
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2011年2月7日 优先权日:2011年2月7日
【发明者】刘竞秀, 康剑锋 申请人:诺基亚西门子通信公司
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