基于多个波束的监测的波束形成控制的制作方法

本发明涉及控制波束形成的方法和对应配置的装置。

背景技术：

在无线电通信网络(诸如蜂窝网络)中，通常需要提高能力和性能，这例如可以通过使用更高的频率(例如，在15ghz以上的范围内)来解决。然而，移至提高的频率同时通常导致用于执行无线电传输的天线的缩小孔口面积。因此，无线电传输的性能可能变得对发送器和接收器的相对定位或取向变得敏感。

解决这种缩小孔口面积的解决方案是，使用阵列天线来应用波束形成机制。借助于这种波束形成机制，阵列天线的发送功率可能聚焦于特定空间方向，这引起与其他角区域相比，增大接收器所经历的所接收的信号强度的二维或三维角区域。这种角区域还被称为“波束”。在典型波束形成机制中，通过馈送给阵列天线的不同天线元件同一发送信号的对应相移版本，来生成具有特定方向和角覆盖范围的波束。

然而，适当控制波束形成机制可能是要求高的任务。例如，在典型蜂窝网络中，ue(用户设备)可以在位于ue的不同方向上的不同基站之间选择。因此，需要根据所选基站，调节(adapt)用于ue与蜂窝网络之间的无线电传输的波束的方向。进一步地，还可能需要根据ue的移动调节所用波束的方向。类似的问题还可能出现在其他无线电通信场景(例如，两个ue之间的装置到装置通信)中。

因此，需要允许将波束形成高效地应用于无线电通信装置之间的无线电传输的技术。

技术实现要素：

根据本发明的实施方式，提供了一种方法。根据该方法，无线电通信装置应用限定多个波束的波束形成图案。从多个波束，无线电通信装置选择至少一个主波束和一组辅助波束。在典型场景中，至少一个主波束可以被选择为具有预期另外无线电通信装置位于的方向。一组辅助波束可以包括与主波束相邻的一个或更多个波束。仅在至少一个主波束上，无线电通信装置向另外无线电通信装置发送无线电传输。进一步地，无线电通信装置监测由另外通信装置在至少一个主波束和一组辅助波束上发送的信号。根据所监测的信号，通信装置从一组辅助波束重新选择至少一个波束，作为至少一个主波束。因此，辅助的一组波束可以用于实现无线电通信装置可以监测来自另外无线电通信装置的信号的增大角区域。这种所监测的信号然后可以用于估计另外无线电通信装置位于的方向，并因此重新选择主波束。例如，如果在来自一组辅助波束的特定波束上，所监测的信号指示比主波束上的被监测信号更高的信号强度，则来自一组辅助波束的该波束可以被选择为主波束。前任主波束然后可以被选择为辅助波束中的一个。由此，可以避免发送功率用于不指向另外无线电通信装置的波束。

根据实施方式，根据无线电通信装置相对于另外无线电通信装置的相对移动，来调节一组辅助波束。具体地，可以根据相对移动的方向、速度和/或加速度，来调节被一组辅助波束覆盖的角区域。例如，如果速度或加速度超过阈值，则可以增大被覆盖的角区域，以实现成功监测来自另外无线电通信装置的信号的提高可能性。由于类似的原因，如果另外无线电通信装置位于超过阈值的距离处，则可以改变被覆盖的角区域。例如，可以使被覆盖的角区域变窄，以聚焦波束，从而提高可实现的信号质量。可以通过调节一组辅助波束中的波束的数量，来调节被覆盖的角区域。通过选择更多数量的波束，可以放大被覆盖的角区域。通过选择更少数量的波束，可以减小被覆盖的角区域。

根据实施方式，还根据无线电通信装置相对于另外无线电通信装置的相对移动，来进行从一组辅助波束重新选择至少一个波束作为至少一个主波束的过程。例如，如果另外无线电通信装置沿特定方向移动，则可以基于移动估计另外无线电通信装置的将来位置，并且可以选择指向所估计将来位置的波束作为主波束。

根据实施方式，无线电通信装置接收与另外无线电通信装置有关的移动性信息；并且根据所接收的移动性信息，无线电通信装置确定无线电通信装置相对于另外无线电通信装置的相对移动。这种所接收移动性信息例如可以指示：例如如基于由另外无线电通信装置执行的移动性测量获得的另外无线电通信装置的位置、移动方向、速度和/或加速度。可以从另外无线电通信装置或从某一其他源(例如，从通信装置和另外通信装置连接到的通信网络的网络节点)来接收移动性信息。

根据实施方式，无线电通信装置执行移动性测量，并且根据这些移动性测量，确定无线电通信装置相对于另外无线电通信装置的相对移动。由无线电通信装置执行的移动性测量例如可以基于如下各项：三角测量、基于卫星定位测量、基于蜂窝选择、和/或基于安装在无线电通信装置上的加速度和/或速度传感器。

根据本发明的另外实施方式，提供了一种无线电通信装置。无线电通信装置包括无线电接口。无线电接口基于被配置为应用限定多个波束的波束形成图案的阵列天线。进一步地，无线电通信装置包括至少一个处理器。至少一个处理器被配置为从多个波束选择至少一个主波束和一组辅助波束。一组辅助波束可以包括与主波束相邻的一个或更多个波束。进一步地，至少一个处理器被配置为仅在至少一个主波束上向另外无线电通信装置发送无线电传输。进一步地，至少一个处理器被配置为，监测由另外通信装置在至少一个主波束和一组辅助波束上发送的信号。进一步地，至少一个处理器被配置为根据所监测的信号从一组辅助波束重新选择至少一个波束，作为至少一个主波束。

至少一个处理器可以被配置为执行以上所提及的方法的步骤。

根据实施方式，至少一个处理器被配置为，根据无线电通信装置相对于另外无线电通信装置的相对移动来调节一组辅助波束。

根据实施方式，至少一个处理器被配置为，根据相对移动的方向、速度和/或加速度来调节被一组辅助波束覆盖的角区域。

根据实施方式，至少一个处理器被配置为，通过调节一组辅助波束中的波束的数量来调节角区域。

根据实施方式，至少一个处理器被配置为，还根据无线电通信装置相对于另外无线电通信装置的相对移动来执行从一组辅助波束重新选择至少一个波束作为至少一个主波束的过程。

根据实施方式，至少一个处理器被配置为，接收与另外无线电通信装置有关的移动性信息，并且根据所接收的移动性信息确定无线电通信装置相对于另外无线电通信装置的相对移动。

根据实施方式，至少一个处理器被配置为，根据由无线电通信装置执行的移动性测量确定无线电通信装置相对于另外无线电通信装置的相对移动。

在以上实施方式中，无线电通信装置可以是用于蜂窝网络的用户设备，并且另外无线电通信装置可以是蜂窝网络的基站。另选地，无线电通信装置可以是蜂窝网络的基站，并且另外无线电通信装置可以是用于蜂窝网络的ue。仍然进一步地，无线电通信装置和另外无线电通信装置可以是执行装置到装置通信的ue。在这种情况下，装置到装置通信可以是自组网或网络辅助的。而且，无线电通信装置和另外无线电通信装置可以是蜂窝网络的基站或蜂窝网络的基站和中继站。

现在将参照附图更详细地描述本发明的以上和另外实施方式。

附图说明

图1示意性例示了根据本发明的实施方式的、执行无线电传输的场景的示例。

图2示意性例示了可以用于本发明的实施方式中的波束形成机制的示例。

图3示意性例示了可以用于本发明的实施方式中的波束形成机制的示例。

图4、图5以及图6示意性例示了根据本发明的实施方式的波束选择的示例。

图7示出了用于例示根据本发明的实施方式的方法的流程图。

图8示意性例示了根据本发明的实施方式的无线电通信装置的基于处理器的实施方案。

具体实施方式

在下文中，将更详细地描述本发明的示例性实施方式。必须理解，以下描述仅是为了例示本发明的原理的目的而给出，而不是在限制意义上采取。相反，本发明的范围仅由所附权利要求来限定，并且不旨在受下文中描述的示例性实施方式限制。

所例示的实施方式涉及如应用于第一无线电通信装置与第二无线电通信装置之间的无线电传输的波束形成的控制。对应场景的示例在图1中示出，图1例示了用于蜂窝网络中的ue10和蜂窝网络的基站100。ue10例如可以对应于移动电话、平板计算机、膝上型计算机或某一其他种类的移动或固定通信装置。蜂窝网络例如可以基于如由3gpp(第三代合作伙伴相伴项目)指定的lte(长期演进)无线电技术。然而，也可以使用其他种类的无线电技术。

在所例示的场景中，波束形成可以应用于从ue10到基站100的上行链路无线电传输。进一步地，波束形成可以应用于从基站100到ue10的下行链路无线电传输。为此，ue10和基站可以各装配有阵列天线和波束形成电路。图2和图3中示意性例示了这种波束形成电路的发送部的示例。

在图2的示例中，波束形成电路包括信号发生器210、功率放大器(pa)220以及多个移相器阵列230。信号发生器210提供被馈送到功率放大器220的发送信号。功率放大器220将发送信号放大至期望的发送功率水平。各个移相器阵列230接收已放大的发送信号，并向其应用一组不同的相移。所应用的相移可以对于各个移相器阵列230独立控制。由各移相器阵列230输出的已移相的发送信号然后被馈送到阵列天线的对应天线元件240。通过控制由不同移相器阵列230应用的相移，可以在从阵列天线输出的无线电信号中形成限定多个波束的波束形成图案。相移可以用于控制这些波束的方向和数量。还可以通过启动或停用特定天线元件240来控制波束的数量。

图3中例示了波束形成电路的另选示例。在图3的示例中，波束形成电路包括信号发生器310和馈送阵列天线的对应天线元件340的多个功率放大器(pa)320。信号发生器310生成用于各天线元件340的独立发送信号。这例如可以涉及由信号发生器中的数字信号处理来使基带发送信号相移。发送信号被馈送到功率放大器320。各个功率放大器320将发送信号放大至期望的发送功率水平。可以独立控制功率放大器320的增益。由各功率放大器输出的已放大发送信号然后被馈送到阵列天线的对应天线元件340。通过控制由信号发生器310进行的独立发送信号的生成，可以在从阵列天线输出的无线电信号中形成限定多个波束的波束形成图案。具体地，可以这样控制这些波束的方向和数量。还可以通过启动或停用特定天线元件340来控制波束的数量。

应注意，还可以使用波束形成电路的其他实施方案。例如，例如可以通过将各移相器阵列的输出馈送到对应的功率放大器，来针对如关于图3说明的独立功率放大器应用如关于图2说明的移相器阵列。

在所例示的示例中，应用于无线电传输的波束形成图案限定多个波束。从这些波束，选择一个波束作为主波束。进一步地，从这些波束选择一组辅助波束。辅助波束通常被定位为与主波束相邻。主波束由第一无线电通信装置用于执行到第二无线电通信装置的无线电传输。进一步地，主波束和一组辅助波束由第一无线电通信装置用于监测由第二无线电通信装置发送的信号。该监测可以涉及从第二无线电通信装置接收数据信号，和/或对由第二无线电通信装置发送的参考信号执行测量。一组辅助波束不用于执行从第一无线电通信装置到第二无线电通信装置的无线电传输。

主波束的选择基于主波束和一组辅助波束上的信号的监测。具体地，基于该监测，第一无线电通信装置可以估计波束中的哪一个指向第二无线电通信装置，并选择该波束作为主波束。因此，基于所监测的信号，可以从一组辅助波束重新选择主波束。该重新选择还可以基于另外准则(例如基于第一无线电通信装置和第二无线电通信装置的相对移动)。基于相对移动，第一无线电通信装置可以估计第二无线电通信装置所位于的方向，并选择匹配该方向的波束作为主波束。相对移动可以基于由第一无线电通信装置和/或第二无线电通信装置执行的移动性测量(例如，三角测量、基于卫星的测量、蜂窝选择的评价和/或基于安装在相应无线电通信装置上的加速度和/或速度传感器的测量)来估计。进一步地，第一无线电通信装置还可以基于所监测的信号来执行这种移动性测量。第二无线电通信装置可以向第一无线电通信装置提供这种移动性测量的结果，其中，它们可以用于估计相对移动。相对移动还可以用作用于：调节一组辅助波束例如关于该组中波束的数量、由该组中波束覆盖的角区域、该组中各波束的形状、和/或该组中各波束的宽度的基础。例如，可以由指向如基于相对移动估计的第二无线电通信装置的将来位置的波束，来扩展一组辅助波束。

图4至图6示意性例示了可以如何选择波束的示例。具体地，图4至图6示出了第一无线电通信装置的阵列天线410和由阵列天线410生成的波束形成图案。如图例示，波束形成图案限定多个波束411、412、413、414、415、416、417。波束是由各具有特定方向的线例示的411、412、413、414、415、416、417，主波束由箭头来识别，并且辅助波束由实线来识别。其他波束由虚线来识别。这里，应理解，波束各具有为了清晰起见而未示出的特定角覆盖区域。例如，例示了波束411、412、413、414、415、416、417的线可以各对应于波束轴线，并且角区域可以围绕波束轴线对称延伸。在典型的场景中，相邻波束的角覆盖区域将在一定程度上重叠。进一步地，图4至图6示意性例示了第二无线电通信装置420。

在图4的场景中，第二无线电通信装置被示出为位于波束412的方向上。因此，波束412被选择为主波束，并用于执行到第二无线电通信装置420的无线电传输。被定位为与波束412相邻的波束411和413被选择为辅助波束。

在图5的场景中，第二无线电通信装置420相对于第一无线电通信装置移动，这导致第二无线电通信装置420现在位于波束413的方向上。基于由第二无线电通信装置420发送的信号的监测，可以由第一无线电通信装置检测位置的该变化。例如，第一无线电通信装置可以检测波束413上的被监测信号具有比波束411和412上所监测的信号更高的接收信号强度。基于该观察，假定第一无线电通信装置选择波束413作为主波束，并且选择被定位为与波束413相邻的波束412和414作为辅助波束。

在一些场景中，第一无线电通信装置还可以选择多个主波束。这例如在障碍物位于第一无线电通信装置与第二无线电通信装置之间的情况下可以是有利的。图6中例示了对应场景的示例。

在图6的示例中，第二无线电通信装置位于波束414的方向上。然而，障碍物450位于第一无线电通信装置与第二无线电通信装置之间。进一步地，障碍物460位于波束412的方向上，并且障碍物470位于波束416的方向上。在该场景中，假定第一无线电通信装置选择波束412和416作为主波束。如图例示，波束412上的无线电传输通过障碍物450并被障碍物460反射，到达第二无线电通信装置420。类似地，波束416上的无线电传输通过障碍物450并由障碍物470反射，到达第二无线电通信装置420。被定位为与波束412相邻的波束411和413以及被定位为与波束416相邻的波束415和417被选择为辅助波束。

图6的选择还可以基于所监测的信号。例如，基于第二无线电通信装置420的位置的了解，第一无线电通信装置最初可以选择波束414作为主波束，并且选择波束412、413、415以及416作为辅助波束。在这种情况下，不仅与波束414直接相邻的波束将被选择为辅助波束，而且波束412和416也被选择为辅助波束。这样，可以由一组辅助波束覆盖更大的角区域。基于来自第二无线电通信装置420的信号的监测，第一无线电通信装置然后可以检测波束412和416上的所接收信号强度高于其他所监测的波束413、414、415，并且选择波束412和416作为主波束。

图7示出了例示了可以由无线电通信装置应用于控制到另外无线电通信装置的无线电传输的方法的流程图。无线电通信装置例如可以对应于用于蜂窝网络的ue(例如，ue10)。另外无线电通信装置例如可以对应于蜂窝网络的基站(例如，基站100)。另选地，另外无线电通信装置可以对应于另一个ue。根据又另外的另选方案，无线电通信装置可以对应于蜂窝网络的基站(例如，基站100)，并且另外无线电通信装置可以对应于ue(例如，ue10)。如果使用无线电通信装置的基于处理器的实施方案，则方法步骤的至少一部分可以由节点的一个或更多个处理器来执行和/或控制。

在步骤710处，无线电通信装置应用波束形成图案(beamformingpattern)。波束形成图案限定多个波束。这种波束形成图案的示例在图4、图5以及图6中由波束411、412、413、414、415、416、417来例示。例如，如关于图2和图3的波束形成电路说明的，可以通过控制与阵列天线的不同天线元件对应的信号的独立相移，来生成波束形成图案。

在步骤720处，无线电通信装置可以确定无线电通信装置和另外无线电通信装置的相对移动。

在一些场景中，无线电通信装置可以接收与另外无线电通信装置有关的移动性信息，并且根据所接收的移动性信息，来确定无线电通信装置相对于另外无线电通信装置的相对移动。无线电通信装置可以从另外无线电通信装置或从某一其他源(例如，从通信装置和另外通信装置所连接到的通信网络的网络节点)接收移动性信息。另选或另外地，无线电通信装置可以执行移动性测量，并且根据这些移动性测量，来确定无线电通信装置相对于另外无线电通信装置的相对移动。移动测量例如可以基于如下各项：三角测量、基于卫星的测量、蜂窝选择的评价、和/或基于安装在无线电通信装置上的加速度和/或速度传感器的测量。

在步骤730处，无线电通信装置从多个波束选择至少一个主波束和一组辅助波束。该组辅助波束可以包括与至少一个主波束相邻的波束。

在步骤740处，无线电通信装置向另外无线电通信装置发送一个或更多个无线电传输。这仅在至少一个主波束上完成。

在步骤750处，无线电通信装置监测来自另外无线电通信装置的信号。这在至少一个主波束和一组辅助波束上完成。信号的监测可以涉及接收数据信号和/或对参考信号执行测量。

在步骤760处，无线电通信装置从一组辅助波束重新选择至少一个主波束。这根据步骤750的被监测信号来完成。在一些场景中，重新选择还可以根据在步骤720处确定的相对移动来进行。

在一些场景中，无线电通信装置可以根据在步骤720处确定的相对移动而调节一组辅助波束。例如，根据相对移动的方向、速度和/或加速度，无线电通信装置(例如，通过调节一组辅助波束中的波束的数量)可以调节被一组辅助波束覆盖的角区域。

图8示出了用于示意性例示可以用于实施上述概念的无线电通信装置的基于处理器的实施方案的框图。例如，如图8例示的结构可以用于实施ue10或基站100。

如图例示，无线电通信装置包括无线电接口810。无线电接口810基于阵列天线820。阵列天线820可以基于任意合适数量的天线元件(例如，四个天线元件、八个天线元件、16个天线元件)。在一些场景中，天线元件的数量还可以在100甚至更多的范围内。一般来说，更大数量的天线元件允许更聚焦的波束和更大数量的波束。

进一步地，无线电通信装置设置有一个或更多个处理器840和存储器850。无线电接口810和存储器850例如使用无线电通信装置的一个或更多个内部总线系统而联接到处理器840。

存储器850包括具有由处理器840执行的程序代码的程序代码模块860、870、880。在所例示示例中，这些程序代码模块包括波束形成控制模块860、接收(rx)/发送(tx)控制模块870、以及波束选择模块180。

波束形成控制模块860实施应用限定多个波束的波束形成配置的以上所描述的功能，例如可以如关于图7的步骤710说明的。

rx/tx控制模块870例如可以实施对主波束执行无线电传输并监测主波束和一组辅助波束上的信号的以上所描述的功能，如关于图7的步骤740和750说明的。

波束选择模块880例如可以实施选择主波束和一组辅助波束的以上所描述的功能，如关于图7的步骤760说明的。

应理解，如图8例示的结构仅是示例性的，并且无线电通信装置还可以包括尚未例示的其他元件(例如，用于实施ue或基站的已知功能的结构或程序代码模块)。

如可以看到的，如以上所说明的概念允许高效地控制如应用于不同无线电通信装置之间的无线电传输的波束形成(即使这些装置相对于彼此移动)。这样，可以实现提高的性能和/或更高的传输能力。

应理解，如上说明的概念容许各种修改。例如，概念可以应用于各种装置中，且关于各种无线电技术来应用。例如，概念可以应用于蜂窝网络中的ue之间的装置到装置通信、蜂窝网络的基站之间的通信、基站与中继站之间的通信或网状网络的节点之间的通信。同样，应理解，虽然参照二维波束形成图案说明了以上示例，但还可以应用三维波束形成图案。进一步地，应理解，可以通过提供由无线电通信装置的处理器和/或由对应配置的硬件元件执行的合适配置软件来应用概念。