无线通信系统中获取发射波束分集的波束形成方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于基站在无线通信系统中获取发射波束分集的数据发射方法。该数据发射方法包括从终端接收关于多个发射波束的发射波束信息，从与发射波束信息相对应的多个发射波束之中选择要用于数据发射的至少两个发射波束，并且经由所选择的至少两个发射波束利用分集发射方案向终端发射数据。
【专利说明】无线通信系统中获取发射波束分集的波束形成方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信系统。更具体而言，本发明涉及用于在无线通信系统中获取发射波束分集(transmission beam diversity)的波束形成方法和装置。
【背景技术】
[0002]为了满足对于无线数据流量的不断增长的需求，无线通信系统已发展来支持更高的数据速率。近来商业化的第4代(4G)通信系统主要是为了提高频谱效率以增大数据速率而开发的。然而，仅以频谱效率提高是难以满足爆炸性增长的无线数据流量需求的。
[0003]因此，为了满足近来爆炸性增长的无线数据流量需求，已在对宽频率带的使用积极进行研究。目前，移动通信蜂窝系统中使用的频率带一般低于100GHz，其中难以保证宽带频率。因此，需要在更高的频率带中保证宽带频率。然而，随着用于无线通信的频率带变得更高，传播路径损耗增大，从而减小了波到达距离并且也减小了覆盖范围。
[0004]上述信息只是作为背景信息给出的，用于帮助理解本公开。关于任何上述内容对于本发明而言是否适用为现有技术，并未做出判定，也并未做出断言。
【发明内容】
[0005]技术问题
[0006]为了解决这些问题，波束形成作为一种用于减轻传播路径损耗并增大波到达距离的关键技术在呈上升趋势。波束形成技术通常需要一种波束选择技术，用于准确地测量发射和接收波束并且用于分别在基站和终端处选择并报告最适当的波束。然而，基站与终端之间的障碍物或者终端的移动性可引起波束变化，而仅利用波束选择技术是难以赶上这种波束变化的。因此，需要一种对波束变化鲁棒的发射方法。
[0007]技术方案
[0008]本发明的各方面要解决至少上述问题和/或缺点并且要提供至少下述优点。因此，本发明的一个方面是提供一种用于在无线通信系统中获取发射波束分集的波束形成方法和装置。
[0009]根据本发明的一个方面，提供了一种用于基站在无线通信系统中获取发射波束分集的数据发射方法。该数据发射方法包括:如果从终端接收到关于多个发射波束的发射波束信息，则从与发射波束信息相对应的多个发射波束之中选择要用于数据发射的至少两个发射波束，并且经由所选择的至少两个发射波束向终端发射以预定的正交化代码编码的数据。
[0010]根据本发明的另一方面，提供了一种用于终端在无线通信系统中获取发射波束分集的数据接收方法。该数据接收方法包括:向基站发射关于多个发射波束的发射波束信息，并且从基站接收以预定的正交化代码来编码并利用多个发射波束之中的至少两个发射波束发射的数据。
[0011]根据本发明的另一方面，提供了一种用于终端在无线通信系统中获取发射波束分集的数据发射方法。该数据发射方法包括从基站接收关于要用于数据发射的至少两个发射波束的信息并且经由该至少两个发射波束向基站发射以预定的正交化代码来编码的数据。
[0012]根据本发明的另一方面，提供了一种用于基站在无线通信系统中获取发射波束分集的数据接收方法。该数据接收方法包括从多个发射波束之中选择要用于数据发射的至少两个发射波束，发射关于所选择的发射波束的信息，并且接收以预定的正交化代码来编码并经由该至少两个发射波束发射的数据。
[0013]根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在无线通信系统中获取发射波束分集的基站。该基站包括用于从终端接收关于多个发射波束的发射波束信息的接收器，用于从与发射波束信息相对应的多个发射波束之中选择要用于数据发射的至少两个发射波束的控制器，以及用于经由所选择的至少两个发射波束向终端发射以预定的正交化代码来编码的数据的发射器。
[0014]根据本发明的另一方面，提供了一种用于在无线通信系统中获取发射波束分集的终端。该终端包括用于向基站发射关于多个发射波束的发射波束信息的发射器，以及用于从基站接收以预定的正交化代码来编码并经由多个发射波束之中的至少两个发射波束发射的数据的接收器。
[0015]根据本发明的另一方面，提供了一种用于在无线通信系统中获取发射波束分集的终端。该终端包括用于从基站接收要用于数据发射的至少两个发射波束信息的接收器以及用于经由该至少两个发射波束向基站发射以预定的正交化代码来编码的数据的发射器。
[0016]根据本发明的另一方面，提供了一种用于在无线通信系统中获取发射波束分集的基站。该基站包括用于从多个发射波束之中选择要用于数据发射的至少两个发射波束的控制器，用于向终端 发射关于所选择的发射波束的信息的发射器，以及用于接收以预定的正交化代码来编码并经由该至少两个发射波束发射的数据的接收器。
[0017]本领域技术人员通过以下结合附图公开本发明的示范性实施例的详细描述将清楚本发明的其他方面、优点和显著特征。
[0018]有益效果
[0019]从以上描述清楚可见，当在无线通信系统中提供了用于获取发射波束分集的波束形成方法和装置时，可应用对波束变化鲁棒的波束形成。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]通过以下结合附图的描述，本发明的某些示范性实施例的上述和其他方面、特征和优点将更加清楚，附图中:
[0021]图1是图示出根据本发明的示范性实施例的发射波束分集发射方案的图；
[0022]图2是图示出根据本发明的示范性实施例的发射波束分集发射方案的图；
[0023]图3是图示出根据本发明的第一示范性实施例的终端与基站之间的发射波束分集发射过程的图；
[0024]图4是图示出根据本发明的第二示范性实施例的终端与基站之间的发射波束分集发射过程的图；
[0025]图5是图示出根据本发明的第三示范性实施例的终端与基站之间的发射波束分集发射过程的图；[0026]图6是图示出根据本发明的示范性实施例的终端与基站之间的发射波束分集发射中的基站的操作序列的流程图；
[0027]图7是图示出根据本发明的示范性实施例的终端与基站之间的发射波束分集发射中的终端的操作序列的流程图；
[0028]图8a是图示出根据本发明的示范性实施例的用于终端与基站之间的发射波束分集发射的基站的框图；
[0029]图Sb是图示出根据本发明的示范性实施例的用于终端与基站之间的发射波束分集发射的基站中包括的发射器的框图；并且
[0030]图9是图示出根据本发明的示范性实施例的用于终端与基站之间的发射波束分集发射的终端的框图。
[0031 ] 贯穿各图，相似的标号将被理解为指代相似的部件、组件和结构。
【具体实施方式】
[0032]提供以下参考附图的描述来帮助全面理解如权利要求及其等同物所限定的本发明的示范性实施例。描述包括各种具体细节以帮助该理解，但这些细节应被视为只是示范性的。因此，本领域普通技术人员将会认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，能够对这里描述的实施例进行各种改变和修改。此外，为了清楚和简明，可省略对公知的功能和构造的描述。
[0033]在以下描述和权 利要求中使用的术语和字词不受限于字面含义，而只是被发明人用来使得能够对于本发明有清楚且一致的理解。因此，本领域技术人员应当清楚，提供以下对本发明的示范性实施例的描述只是为了说明，而不是为了限制如所附权利要求及其等同物所限定的本发明。
[0034]要理解，单数形式“一”包括复数指代，除非上下文明确地另有指示。从而，例如，对“一组件表面”的提及包括对一个或多个这样的表面的提及。
[0035]以下，将对用于在无线通信系统中获取发射波束分集的波束形成方法和装置进行描述。本发明的示范性实施例既可应用于上行链路(UpLink，UL)也可应用于下行链路(DownLink, DL)，但在以下描述中，为了简洁，将描述应用到DL。
[0036]在对本发明进行描述之前，将详细描述波束形成技术。波束形成可被分类成在发射端执行的发射波束形成和在接收端执行的接收波束形成。
[0037]发射波束形成通过使用多个天线使电波的到达区域集中在特定方向上来增大指向性，以使得在除了指向的方向以外的方向上发射的信号很少，从而大幅减小了信号干扰。多个天线的群组可被称为天线阵列，并且天线阵列中包括的每个天线可被称为阵列元素。天线阵列可以是各种形状的阵列，例如线状阵列和平面阵列。
[0038]接收端可利用接收天线阵列来对接收到的信号执行波束形成。接收波束形成使对电波的接收集中于特定方向上以增大在该方向上引入的信号的接收灵敏度，并且把在除了该特定方向以外的方向上引入的信号从接收到的信号中排除，从而提供了阻止干扰信号的增益。
[0039]在以下描述中，应当注意发射波束分集被定义为一种用于利用多个发射波束来同时发射信号以在至少一个天线阵列中发射单个数据的方法。[0040]图1是图示出根据本发明的示范性实施例的发射波束分集发射方案的图。
[0041]参考图1，基站100在向终端110发射DL信号时在一个天线阵列中生成并发射两个发射波束，例如第一波束102和第二波束104。第一波束102和第二波束104指的是由基站100从在一个天线阵列中生成的波束之中具有良好信道状态的波束中选择出来的波束。
[0042]在一瞬间,可存在一个具有最好信道状态的波束,但在变化信道中,对于每个波束的接收功率连续地变化。在调度时，没有办法知道波束的瞬时信道状态。结果，在通过分别由第一波束102和第二波束104形成的两个信道链路的通信中，可能不能获得相应的分集增益。另外，即使两个波束之一例如第一波束102的信道链路由于因终端110的移动而发生的障碍物130而急剧劣化，也可通过另一波束例如第二波束104来维持通信。
[0043]此外，如果利用多个发射波束发射的信号在接收端处可被无混合地接收，则基站100可通过利用多个发射波束同时发射信号来获得发射波束分集增益，并且终端110也可获得最大比组合(Maximum Ratio Combining, MRC)增益。
[0044]例如，假设基站100利用第m发射波束和第η发射波束来发射信号，并且终端110通过第P接收波束接收第m发射波束信号并通过第q接收波束接收第η发射波束信号。还假设不通过第q接收波束接收第m发射波束信号并且不通过第P接收波束接收第η发射波束信号。在此情况下，基站100可通过分别利用第m发射波束和第η发射波束同时发射信号来获得发射波束分集增益，并且终端110可以容易地向接收到的第m发射波束信号和第η发射波束信号应用MRC。
[0045]然而，如果通过多个发射波束发射的信号被以混合的方式接收(即，由多个发射波束生成的信道链路 彼此干扰)，则终端Iio可能难以向发射波束信号应用MRC。
[0046]例如，假设基站100利用第m发射波束和第η发射波束发射信号，并且终端110通过第P接收波束接收第m发射波束信号并且通过第q接收波束接收第η发射波束信号。假设对于第m发射波束和第η发射波束的最适当接收波束是彼此相同的。在此情况下，发射波束信号被以由发射波束生成的信道链路被混合的方式来接收，从而终端HO可能难以向发射波束信号应用MRC，从而降低了相应的MRC增益。
[0047]因此，需要一种方案，用于在发射多个发射波束信号时分离这多个发射波束信号。本发明的示范性实施例考虑了一种使能发射波束信号之间的正交化的编码方案。本发明的示范性实施例还考虑了 Alamouti方案作为编码方案，例如空时块码(Space-Time BlockCode, STBC)方案或空频块码(Space-Frequency Block Code, SFBC)方案。
[0048]图2是图示出根据本发明的示范性实施例的发射波束分集发射方案的图。
[0049]参考图2，基站200使用两个发射波束，例如第一波束202和第二波束204，并且分别通过第一波束202和第二波束204发射利用Alamouti方案编码的信号。基站200根据发射波束方向沿着波束轴和时间轴或者波束轴和频率轴发射经编码的信号，并且终端210在一个接收波束方向上接收第一波束信号和第二波束信号。
[0050]式I表述了由终端210接收的接收波束信号。
【权利要求】
1.一种用于基站在无线通信系统中获取发射波束分集的数据发射方法，该数据发射方法包括: 从终端接收关于多个发射波束的发射波束信息； 从与所述发射波束信息相对应的所述多个发射波束之中选择要用于数据发射的至少两个发射波束；以及 经由所选择的至少两个发射波束利用分集发射方案向所述终端发射数据。
2.如权利要求1所述的数据发射方法，还包括: 向所述终端发送对于所述关于多个发射波束的发射波束信息的请求； 向所述终端发送对于在关于所选择的至少两个发射波束的数据发射中预测的信道质量信息的请求；以及 从所述终端接收所述信道质量信息。
3.如权利要求1所述的数据发射方法，还包括: 向所述终端发送对于所述关于多个发射波束的发射波束信息和在所述数据发射中预测的信道质量信息的请求； 从所述终端接收所 述信道质量信息；以及 经由与所述发射波束信息相对应的所述多个发射波束向所述终端发射所述数据。
4.如权利要求1所述的数据发射方法，其中，如果发射波束间相关值小于预定值，如果发射波束间接收功率差别小于特定值，或者如果发射波束索引和被最优地映射到发射波束的接收波束索引是相同的，则经由所选择的至少两个发射波束来发射所述数据。
5.如权利要求1所述的数据发射方法，其中，所述发射波束信息包括以下各项中的至少一者:波束索引、波束接收功率、被映射到所述多个发射波束中的每一个的接收波束索弓丨、以及发射波束间相关值。
6.如权利要求1所述的数据发射方法，还包括: 向所述终端发射调度指派消息， 其中，所述调度指派消息包括关于所选择的至少两个发射波束的信息和资源指派信息中的至少一者。
7.如权利要求1所述的数据发射方法，其中，所述分集发射方案包括空时块码(STBC)方案和空频块码(SFBC)方案中的至少一者。
8.一种用于终端在无线通信系统中获取发射波束分集的数据接收方法，该数据接收方法包括: 向基站发射关于多个发射波束的发射波束信息；以及 从所述基站接收经由所述多个发射波束之中的至少两个发射波束利用分集发射方案发射的数据。
9.如权利要求8所述的数据接收方法，还包括: 从所述基站接收对于所述关于多个发射波束的发射波束信息的请求； 从所述基站接收对于在关于所述至少两个发射波束的数据发射中预测的信道质量信息的请求；以及 向所述基站发射所述信道质量信息。
10.如权利要求8所述的数据接收方法，还包括:从所述基站接收对于所述关于多个发射波束的发射波束信息和在数据发射中预测的信道质量信息的请求； 测量所述信道质量信息并向所述基站发射测量到的信道质量信息；以及 从所述基站接收经由与所述发射波束信息相对应的所述多个发射波束利用所述分集发射方案发射的数据。
11.如权利要求8所述的数据接收方法，其中，如果数据是通过多个接收波束来接收的，则各个接收波束中的至少两个解码结果被选择并逐个码元地组合，或者解码结果之一被选择。
12.如权利要求8所述的数据接收方法，其中，所述发射波束信息包括以下各项中的至少一者:波束索引、波束接收功率、被映射到所述多个发射波束中的每一个的接收波束索弓丨、以及发射波束间相关值。
13.如权利要求8所述的数据接收方法，还包括: 接收关于复数个发射波束的复数个参考信号；以及 从所述复数个发射波束之中选择所述多个发射波束。
14.如权利要求8所述的数据接收方法，其中，所述分集发射方案包括空时块码(STBC)方案和空频块码(SFBC )方案中的至少一者。
15.—种基站,被适配以执行如权利要求1-7之一所述的方法。
16.—种终端，被适配以执行如权利要求8-14之一所述的方法。
【文档编号】H04B7/02GK104025469SQ201280065131
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2011年12月28日
【发明者】柳炫圭, 金泰莹, 薛志允, 郑首龙, 朴廷镐 申请人:三星电子株式会社