使用混合波束成形的无线通信方法及其设备与流程

本发明涉及无线通信技术，并且更具体地，涉及减少在混合波束成形结构中由旁瓣(sidelobe)引起的对终端的干扰的方法和设备。

背景技术：

本部分中的讨论仅仅是为了提供本实施方式的背景信息，并不构成对现有技术的承认。

与过去无线电通信围绕语音业务开展服务不同，随着用于提供多媒体服务的第三代/第四代(3g/4g)移动通信的快速发展，用于每秒传输数百兆字节(mbps)或更多的回程链路的数目正在逐渐增加。另外，随着诸如5g移动通信的下一代移动通信的出现，每秒千兆字节(gbps)或更多的无线传输的必要性正在增加，使得有助于确保数百mhz或更高带宽的毫米波段的频率正引起关注。另外，3g合作项目(3gpp)开始关于标准化的讨论。以这种方式，公司和机构之间，进行了关于5g要素技术开发和5g标准技术的大量讨论。

这里，毫米波表示频率为30ghz或更高(30至300ghz)的电磁波。当前，考虑将28ghz、38ghz、60ghz、70ghz等作为将用于5g移动通信网络的频率。

这样的毫米波段与现有的4g频带相比，表现出更大的传输损耗和更低的衍射特征，因此，在无线传输中通常使用利用多个天线将无线电波向着所期望方向集中的波束成形技术。

此外，采用这样的毫米波的5g移动通信需要大量的小小区来覆盖因高传输速率和低衍射特征而造成的许多阴影区域。因此，考虑到资本支出(capex)和运营费用(opex)，增加了低价小小区的必要性。

然而，当使用有线传输网络将数据从小小区回传到宏小区时，与低价的小小区分开地构建有线网络需要大量的成本。

作为此问题的解决方案，在使用相同的频率/时间资源的同时，根据波束成形技术将宏小区基站(bs)和小小区bs之间的无线回传以及bs和终端之间的无线链路分开的自回传技术正引起关注。

在一般的无线回传中，bs之间的回传频带和用于终端的频带不同，以防止干扰。在这种情况下，由于必须指派用于回传的预定频率资源，因此小小区bs的频率容量减小。另一方面，由于基于波束成形的高指向性，因此导致毫米波段能够进行使用相同频率/时间资源的回传。

然而，即使在宏小区bs和小小区bs之间实现基于波束成形的无线回传，每个小区与终端之间也存在干扰的问题。

由于宏小区bs在比小小区bs相对更大的范围内发送和接收无线电波，因此从宏小区bs的角度来看，小小区bs和与小小区bs连接的终端之间的距离和角度的差异微不足道，因此，即使当基于波束成形来发送和接收无线电波时，也发生干扰。在宏小区bs以高发射功率发射无线回传波的下行链路中，这个问题更严重。

换句话讲，在基于波束成形的无线回传期间，存在针对从小小区bs接收下行链路信号的终端的干扰因素。

技术实现要素：

技术问题

本发明旨在提供基于波束成形信号生成接收状态信息和干扰信息或位置信息来连接无线回程的方法和设备，该方法和设备能够在针对宏小区bs和小小区bs之间的无线回程进行波束成形处理期间，使对从小小区基站(bs)接收下行链路信号的终端的干扰最小化。

本发明的目的不限于以上提到的目的，并且本发明所属领域的普通技术人员根据以下描述将清楚地理解未提到的其它目的。

技术方案

本发明的一个方面提供了一种连接无线回程的方法，该方法包括以下步骤：由小小区基站bs从宏小区bs接收多个波束成形信号以连接无线回程；收集关于多个波束成形信号对连接至所述小小区bs的终端的干扰的信息或所述终端的位置信息；以及由所述小小区bs基于所述干扰信息或所述位置信息和接收到的多个波束成形信号的接收状态信息，将无线回程连接至所述宏小区bs。

本发明的另一个方面提供了一种连接无线回程的方法，该方法包括以下步骤：由宏小区基站bs将多个波束成形信号发送到小小区bs，以连接无线回程；由所述宏小区bs从所述小小区bs接收所述多个波束成形信号的接收状态信息和关于所述多个波束成形信号对连接至所述小小区bs的终端的干扰的信息或所述终端的位置信息；以及基于所述干扰信息或所述位置信息和所述多个波束成形信号的所述接收状态信息来选择所述多个波束成形信号中的一个，并且将无线回程连接至所述小小区bs。

本发明的另一个方面提供了一种连接无线回程的设备，该设备包括：无线收发器，该无线收发单元被配置成发送和接收无线信号；以及控制单元，该控制单元被配置成控制所述无线收发器，其中，所述控制单元包括：波束成形搜索模块，该波束成形搜索模块被配置成控制所述无线收发器，以在宏小区基站bs和小小区bs之间交换具有不同指向性的多个波束成形信号，并且检查关于所述小小区bs处的所述多个波束成形信号的接收状态的信息；收集模块，该收集模块被配置成收集关于所述多个波束成形信号对连接至所述小小区bs的终端的干扰的信息或所述终端的位置信息；以及回程连接模块，该回程连接模块被配置成基于所述干扰信息或所述位置信息和所述多个波束成形信号的所述接收状态信息来选择所述多个波束成形信号中的一个，并且连接所述宏小区bs和所述小小区bs之间的无线回程。

有益效果

根据本发明，当使用无线网络连接回程时，检查关于由无线回程引起的对终端的干扰的信息，并且在考虑到干扰信息的情况下，执行波束成形。以这种方式，能够减少由来自宏小区bs的无线回程引起的对连接至小小区基站(bs)的终端的无线电波干扰。

具体地，根据本发明，即使当在终端和bs之间的无线电通信中使用相同的频率/时间资源来实现无线回程时，使对终端的无线电波干扰最小化，使得能够提供稳定的服务。

本发明的效果不限于以上提到的效果，并且本发明所属领域的普通技术人员将通过以下的描述来清楚地理解本发明的其它效果。

附图说明

附图被包括进来作为详细说明的一部分以帮助理解本发明，附图提供了本发明的实施方式，并且与以下说明一起来例示本发明的技术特征。

图1是示意性示出实现了根据本发明的无线回程的无线通信系统的图。

图2、图3、图4是示出根据本发明的实施方式在无线电通信系统中连接无线回程的处理的消息序列图。

图5是示出根据本发明的实施方式的无线回程连接设备的配置的图。

图6是例示根据本发明的连接无线回程的方法的流程图。

图7是示出根据本发明的实施方式的波束成形控制状态的示意图。

图8是示出根据本发明的另一个实施方式的波束成形控制状态的示意图。

具体实施方式

下文中，将参照附图来详细描述本发明的示例性实施方式。以下结合附图阐述的具体实施方式旨在作为对本发明的示例性实施方式的描述，并且不旨在表示可以实现本发明的唯一实施方式。详细描述包括用于提供透彻理解的具体细节。然而，对于本领域的普通技术人员而言，将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实现本发明。

在某些情况下，公知的结构和装置可以被省略，或者以与每个结构和装置的核心功能相关的框图的形式来示出，以避免使本发明的构思不清楚。

在整个说明书中，当部件被称为“包括”或“包含”组件时，这指示该部件还可以包括另一个组件，而没有排除另一个组件，除非另有说明。说明书中使用的诸如“单元”、“件/器”和“模块”的术语是指执行至少一个功能或操作的单位，并且可以用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。另外，除非在本发明的上下文中(特别地，在权利要求书的上下文中)另外指出或在上下文中明确否认的，否则可以使用“一”或“一个”、“该”等来包括单数形式和复数形式二者。

另外，可以使用包括诸如第一和第二的序数的术语来描述各种组件。术语仅用于将一个组件与其它组件区分开，而不用于限制组件。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第二组件可以被称为第一组件，类似地，第一组件也可以被称为第二组件。

以下描述中使用的具体术语只是为了帮助理解本发明而提供的，并且在不脱离本发明的技术精神的情况下，具体术语的使用可按照不同形式进行修改。本发明涉及用于处理与用户的无线连接的基站(bs)的无线回程的形成。

这里，回传表示在bs和主干网之间进行数据的收集和传递。在无线电通信系统的情况下，回程通常可以以有线或无线的方式连接在bs和主干网之间。

这里，bs可以指示节点b、演进节点b(enodeb)、接入点(ap)、无线电接入站(ras)、基站收发站(bts)、移动多跳中继(mmr)-bs等，并且可以包括节点b、enodeb、ap、ras、bts、mmr-bs等中的全部或一些的功能。

具体地，在本发明中，考虑的是基于第五代(5g)的移动通信系统，该基于第五代(5g)的移动通信系统的小小区bs安装在阴影区域中或通信集中在宏小区bs的覆盖范围内的区域中。在本发明中，回传包括在宏小区bs和小小区bs之间回传的形成。

作为参考，宏小区bs表示被应用于通用移动通信系统并且具有高发送功率和宽覆盖范围的bs，而小小区bs作为宏小区的比较概念，表示比宏小区bs具有更低发送功率和更小覆盖范围的bs。这样的小小区bs是例如每个天线具有10w或更低功率的低输出的bs设备、微微小区、毫微微小区、微小区等的常见命名。

作为参考，小小区bs设置在阴影区域中、bs之间的边界区域中、室内等，并且用于覆盖阴影区域、高业务量区域中的业务分布或诸如移动通信、无线保真(wifi)等的异构网络中的发送。

以下，将参照图1至图8，基于包括宏小区bs和小小区bs的无线电通信环境来描述根据本发明的用于连接无线回程的设备和方法。

图1是示意性示出实现了根据本发明的实施方式的无线回程的无线电通信系统的图。

如图1中所示，根据本发明的实施方式的移动通信系统包括至少一个终端100、小小区bs200和宏小区bs300。

终端100表示与无线电通信网络连接并且发送和接收数据的用户设备(ue)。这里，“终端”可以被诸如“ue”、“移动站(ms)”、“移动订户站(mss)”、“订户站(ss)”、“高级移动站(ams)”、“无线终端(wt)”、“机器型通信(mtc)装置”、“机器对机器(m2m)装置”、“装置对装置(d2d)装置”、“站(sta)”等的术语替代。然而，说明书中提到的终端不限于此，可以是与本发明提供的无线电通信网络连接的任何装置。小小区bs200和宏小区bs300在无线电通信系统中向终端100提供无线链路，并且无线回程连接在小小区bs200和宏小区bs300之间。

具体地，小小区bs200在其通信覆盖范围内与至少一个终端100进行连接，并且与至少一个终端100交换数据。这里，关于终端100，发送到终端100的数据被称为下行链路信号，从终端100发送的数据被称为上行链路信号。

由小小区bs200从至少一个终端100接收的至少一个终端100的上行链路信号通过无线回程被发送到宏小区bs300，然后通过宏小区bs300被传递到有线回程和主干网。另一方面，从主干网和有线回程传递的下行链路信号通过无线回程从宏小区bs300传递到小小区bs200，然后通过小小区bs200传输到至少一个终端100。

这些小小区bs200和宏小区bs300具有根据本发明的图5中所示的无线回程连接设备，并且可以通过无线回程连接设备来连接无线回程。

作为参考，可以针对下行链路和上行链路中的每一个连接无线回程。由于本发明旨在连接无线回程，同时使对终端100的干扰最小化，因此将基于会出现对终端100的相对严重干扰的下行链路的无线回程的形成来进行以下描述。然而，这不旨在限制本发明的范围，本发明也可以根据需要应用于上行链路。

具有根据本发明的无线回程连接设备的小小区bs200和宏小区bs300执行波束成形处理，以确定用于连接无线回程的波束方向。具体地，宏小区bs300针对用于下行链路信号的无线回程来执行下行链路波束成形。

具体地，宏小区bs300在不同的方向上逐一地发射多个波束成形信号，并且从小小区bs200接收多个波束成形信号的反馈信息。

此时，小小区bs200从宏小区bs300接收包括训练符号的多个波束成形信号，并且使用接收到的波束成形信号来生成接收状态信息。另外，小小区bs200可以从与其连接的终端100收集多个波束成形信号中的每个的干扰信息。随后，基于接收状态信息和干扰信息，从多个波束成形信号之中确定用于下行链路的波束成形信号。根据本发明的实施方式，小小区bs200可以将干扰信息和接收状态信息反馈回宏小区bs300，使得宏小区bs300可以选择波束成形信号并且连接无线回程。根据本发明的另一个实施方式，小小区bs200可以基于干扰信息和接收状态信息来选择多个波束成形信号中的一个，然后将选择信息发送到宏小区bs300，使得宏小区bs300可基于选择信息来连接无线回程。

这里，可以使用毫米波段来执行波束成形。

作为参考，毫米波具有低穿透性和非常小的光束宽度。因此，bs通过对其天线的精确调节以一对一的方式进行连接，并且在实现无线回程时，能够获得高质量。

另外，小小区bs200在其通信覆盖范围内与终端100进行无线连接，并且通过连接的无线资源与终端100交换下行链路信号和上行链路信号。此时，小小区bs200的通信覆盖范围可以是图1中用长短交替虚线指示的区域200a。小小区bs200和终端100之间的无线链路以及宏小区bs300和小小区bs200之间的无线回程可以使用相同的频率/时间资源。

另外，宏小区bs300可以将无线回程连接至小小区bs200，通过无线回程交换下行链路信号/上行链路信号，并且在其通信覆盖范围内通过将无线链路连接至终端而同时与任意终端(未示出)交换下行链路信号/上行链路信号。

宏小区bs300的通信覆盖范围可以是图1中用虚线指示的区域300a。

接下来，将参照图2至图4来详细描述在具有上述结构的无线电通信系统中连接无线回程的处理。

图2是示出根据本发明的实施方式的连接无线回程的处理的消息序列图。

参照图2，能够看到以下处理：宏小区bs300发送波束成形信号，并且终端100和小小区bs200基于由宏小区bs300发送的波束成形信号来生成信息，使得无线回程被连接。

宏小区bs300径向发送波束成形信号，并且信号可以在宏小区bs300的波束成形信号范围内到达小小区bs200和终端100(s200a和s200b)。

终端100基于从宏小区bs300到达的波束成形信号来生成干扰信息(s202)，并且通过终端100和小小区bs200之间的无线链路将所生成的干扰信息发送到小小区bs200(s206)。具体地，终端100可以基于多个波束成形信号中包括的训练信号来识别多个波束成形信号，并且使用信噪比(snr)等来生成干扰信息。这里，多个波束成形信号用作终端100接收的下行链路信号的噪声。可以同时或逐个发送多个波束成形信号。

小小区bs200基于从宏小区bs300到达的波束成形信号来生成接收状态信息(s204)。这里，接收状态信息可以包括接收信号强度。小小区bs200将从终端100接收的干扰信息和自身生成的接收状态信息发送到宏小区bs300(s208)。

宏小区bs300基于接收到的干扰信息和接收状态信息来选择用于连接无线回程的波束成形信号(s210)。宏小区bs300通过用所选择的信号进行波束成形将无线回程朝向小小区bs200连接(s212)。

图3是示出根据本发明的另一个实施方式的连接无线回程的处理的消息序列图。

参照图3，在本发明的其它实施方式中，能够看到以下处理：与图2中类似，宏小区bs300发送波束成形信号，并且终端100和小小区bs200基于由宏小区bs300发送的波束成形信号来生成信息，使得无线回程被连接。

具体地，宏小区bs300在不同的方向上逐个地发送多个波束成形信号。此时，多个波束成形信号被径向发送并且到达小小区bs200和小小区bs200附近的终端100(s300a和s300b)。

终端100基于从宏小区bs300到达的波束成形信号来生成干扰信息(s302)，并且通过终端100和小小区bs200之间的无线链路将所生成的干扰信息发送到小小区bs200(s306)。

小小区bs200基于从宏小区bs300到达的波束成形信号来生成接收状态信息(s304)。小小区bs200基于从终端100接收的干扰信息和自身生成的接收状态信息来选择要接收的波束成形信号(s308)。小小区bs200将选择信息发送到宏小区bs300(s310)。

宏小区bs300基于接收到的选择信息，通过波束成形将无线回程朝向小小区bs200连接(s312)。

根据图2和图3中所示的实施方式，在存在障碍物等的非视线(non-line-of-sight,nlos)环境中，能够检查考虑了障碍物影响的光束接收状态和干扰并且执行最佳波束成形。

而且，在视线(line-of-sight,los)环境中，能够连接可以基于终端100的位置信息使干扰最小化的无线回程。

图4是示出根据本发明的又一个实施方式的使用位置信息来连接无线回程的处理的消息序列图。

参照图4，宏小区bs300径向发送波束成形信号，并且信号在宏小区bs300的波束成形信号范围内到达小小区bs和终端(s400a和s400b)。

小小区bs200基于从宏小区bs300到达的波束成形信号来生成接收状态信息(s402)。当基于接收状态信息确定容易收集终端100的位置信息时(当小小区bs200和宏小区bs300不处于nlos环境中时)，小小区bs200可以收集终端的位置信息(s404)。这里，可以从终端100接收位置信息或者从诸如存在终端100的位置信息的通信网络的上部结构和下部结构的任何地方收集位置信息。小小区bs200将收集到的终端100的位置信息和自身生成的接收状态信息发送到宏小区bs200(s406)。

宏小区bs300基于接收到的接收状态信息和终端100的位置信息来去除指向终端100的波束成形信号(s408)。宏小区bs300发送除了被去除的波束成形信号之外的波束成形信息号，并且使用发送的波束成形信号将无线回程连接至小小区bs200(s410)。

接下来，将参照图5和图6来描述应用于上述的小小区bs200和宏小区bs300的无线回程连接设备的配置和操作。

图5是示出根据本发明的实施方式的无线回程连接设备的结构的图。无线回程连接设备被设置在小小区bs200和宏小区bs300中。

如图5所示，根据本发明的实施方式的无线回程连接设备可以包括无线收发单元10和控制单元20。

在图5中所示的组件之中，无线收发单元10是用于在bs之间交换无线信号的组件。在实施方式中，无线收发单元10可以发送和接收具有不同指向性的多个波束成形信号。另外，无线收发单元10可以接收由终端100生成的干扰信息，并且发送和接收波束成形信号的接收状态信息和选择信息。在另一个实施方式中，无线收发单元10可以发送和接收终端100的位置信息。

接下来，控制单元20是用于检查通过无线收发单元10接收的信息、控制无线收发单元10以及通过生成信息并且选择波束成形信号来连接无线回程的组件。

控制单元20可以包括波束成形搜索模块22、收集模块24和回程连接模块26。

波束成形搜索模块22是用于控制无线收发单元10使得具有不同指向性的多个波束成形信号由宏小区bs300发送并且由小小区bs200接收并且用于检查关于小小区bs200处的多个波束成形信号的接收状态的信息的组件。多个波束成形信号可以包括训练符号。

收集模块24是用于收集关于多个波束成形信号对连接至小小区bs200的终端100的干扰的信息或终端100的位置信息的组件。收集模块24可以使用无线收发单元10进行信息收集，并且将收集到的信息提供到回程连接模块26。

回程连接模块26是用于基于多个波束成形信号的接收状态信息以及干扰信息或位置信息来选择多个波束成形信号中的一个并且用于连接宏小区bs300和小小区bs200之间的无线回程的组件。回程连接模块26可以去除特定方向的波束成形信号或者在所选择的方向上发送波束成形信号。

图6是例示由上述无线回程连接设备执行的无线回程连接处理的流程图。

参照图6，无线回程连接设备使用多个波束成形信号来执行波束搜索(s100)。在该处理期间，宏小区bs300中的无线回程连接设备在不同的方向上逐个地发送多个波束成形信号。此时，多个波束成形信号被径向发送。小小区bs200中的无线回程连接设备接收已经被径向发送的波束成形信号。波束成形信号可以包括训练符号。

小小区bs200中的无线回程连接设备基于波束成形信号来生成接收状态信息(s110)。

另外，小小区bs200中的无线回程连接设备基于该信号来收集干扰信息或位置信息(s120)。小小区bs200中的无线回程连接设备将收集的信息发送到宏小区bs300中的无线回程连接设备。

无线回程连接设备使用接收状态信息和干扰信息或位置信息来选择波束成形信号(s130)。可以通过小小区bs200中的无线回程连接设备和宏小区bs300中的无线回程连接设备中的任一个来进行选择。

无线回程连接设备使用所选择的波束成形信号来连接bs之间的无线回程(s140)。该处理可以通过以下步骤来执行：发送无线回程连接设备所选择的至少一个波束成形信号，或者去除干扰终端100的至少一个波束成形信号。

图7是示出根据本发明的实施方式的波束成形控制状态的示意图。

当在小小区bs200和宏小区bs300之间没有障碍物时，可以如图4的消息序列图中所示地执行操作，并且宏小区bs300去除指向终端100的波束成形信号。换句话讲，宏小区bs300减小指向终端100的波束成形信号的天线增益，由此防止波束成形信号被传递到终端100。

图8是示出根据本发明的实施方式的波束成形控制状态的示意图。

当在小小区bs200和宏小区bs300之间存在障碍物时，可以如图2或图3的消息序列图中所示地执行操作。

这里，从宏小区bs300发射的多个波束成形信号中的一些会由于障碍物而没有被传递到小小区bs200。

在以上环境中，作为搜索的结果，假定第一波束成形信号300b和第二波束成形信号300c中的每个被障碍物反射，然后沿着改变后的路径被传递到小小区bs200，这种情况下的接收状态是最好的。

此时，与沿着更远路径发送的第一波束成形信号300b相比，与小小区bs200连接的终端100更受第二波束成形信号300c的影响。换句话讲，由终端100测量的第二波束成形信号300c的干扰信息大于第一波束成形信号300b的干扰信息。

在这种情况下，可以选择第一波束成形信号300b，以连接小小区bs200与宏小区bs300之间的无线回程。

虽然说明书和附图例示了装置的示例性配置，但是本说明书中描述的主题和功能操作的实施方式可以用另一种类型的数字电子电路来提供，或用计算机软件、固件或硬件(包括本说明书中公开的结构及其结构等同物或其中的一个或更多个的组合)来提供。本说明书中描述的主题的实施方式可以被实现为一个或更多个计算机程序产品，也就是说，编码在有形程序存储介质上的供根据本发明的装置执行或用于控制根据本发明的装置的操作的计算机程序指令的一个或更多个模块。计算机可读介质可以是机器可读存储装置、机器可读存储基板、存储装置、对机器可读传播信号有影响的物质的组合或其一个或更多个的组合。

虽然本说明书包含许多具体实现方式的细节，但是这些细节不应该被解释为对任何发明的范围或可要求保护的范围的限制，而是被解释为对特定发明的特定实施方式特定的特征的描述。本说明书中在单独实施方式的背景下描述的某些特征还可在单个实施方式中组合地实现。相反地，在单个实施方式的背景下描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合在多个实施方式中来实现。另外，虽然特征可以被描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此主张，但是在某些情况下，所主张的组合中的一个或更多个特征可以从组合中删除，并且所主张的组合可以涉及子组合或子组合的变型。

类似地，虽然在附图中以特定次序描绘了操作，但是这不应该被理解为要求以所示出的特定次序或以顺序次序执行这些操作或执行所有例示的操作来实现所期望的结果。在特定情况下，多任务和并行处理会是有利的。另外，上述实施方式中的各种系统组件的分离不应该被理解为在所有实施方式中都需要进行这种分离，并且应该理解，所描述的程序组件和系统通常可以一起集成在单个软件产品中或者封装到多个软件产品中。

工业实用性

本发明可以应用于无线通信技术领域，并且在工业上用作在各种通信系统中实现无线回程的方法。

根据本发明，当使用无线网络连接回程时，检查关于由无线回程引起的对终端的干扰的信息，并且在考虑到干扰信息的情况下，执行波束成形。因此，能够减少由来自宏小区bs的无线回程引起的对连接至小小区基站(bs)的终端的无线电波干扰。

具体地，根据本发明，即使当在终端和bs之间的无线通信中使用相同的频率/时间资源来实现无线回程时，也使对终端的无线电波干扰最小化，从而能够提供稳定的服务。