用于波束成形的方法及设备的制造方法_2

文档序号:8947710阅读:来源:国知局
以便保证选定用户群组的必要吞吐量性能。借助于能够非常快速地切换波束的当前电装置,根据本发明的原理的一个实例性CoB系统能够适应热点区域中的用户数目的快速增加。举例来说,在接收到关于来袭制导导弹的信息之后,根据本发明的原理的一个实例性CoB系统可即刻通过智能地选择波束成形模式群组并朝包含来袭导弹的目标区域辐射波束群组来解决所述威胁。
[0039]灵活性:在一个实施例中,根据本发明的原理的实例性CoB系统能够支持非紧急事件数据通信以及非战术通信。所述CoB系统可通过灵活地调适由每一 BS使用的波束模式以跨越不同小区服务目标及/或用户来满足此需求。
[0040]弹性:波束成形天线通常包括天线元件集合,且所述天线元件集合中的每一者可独立地工作或可联合形成波束。万一一个天线元件无法工作,剩余天线元件仍可一起工作以朝所要(若干)目标及/或用户引导信号。相比之下,具有传统全向天线的BS可相当更容易经受天线元件故障,此可造成目标区域中的覆盖空洞。另外,在CoB系统实施例中,如果BS失效,那么相邻BS可使用具有较高波束成形增益的经调整波束模式以提供所要结果。
[0041]安全性:安全性为网络的至关重要特征。无线网络的特定弱点为潜在的无线拒绝服务(WDoS)攻击。在WDoS攻击中,恶意节点用可使无线网络崩溃的各种虚假请求及消息连续轰击目标BS。此DoS攻击可通过形成恰当波束来缓解,以抑制来自恶意节点的信号且从而允许大部分合法用户接入BS。在战术情况中,可形成恰当波束以抑制敌人的能力。
[0042]能量效率:全向天线具有均匀辐射模式。相反,波束成形天线可仅朝选定目标区域及/或用户群组辐射信号。这样做,波束成形天线可以小得多的功率消耗来实现同等类似的吞吐量性能。
[0043]定向天线已广泛用于室外及室内发射两者以增强商业无线网络的覆盖及吞吐量性能。各种理论性及实验性研究已指示波束成形技术为用于缓解无线干扰且从而增加系统性能的有效构件。波束成形技术还可与其它智能型资源分配方案(例如,部分频率复用、功率控制或混合自动重复请求(混合ARQ)方案)组合以进一步改进无线系统的吞吐量。
[0044]实现波束成形增益的标准方法为以特定几何形状(举例来说,圆形、直线或矩形几何形状)放置天线元件集合。由施加到天线元件的特定权重集来确定由BS辐射的波束的形状。这样做,每一 BS可将波束引导到目标区域、小区及/或用户以便改进信号强度及/或增加或减小干扰。波束成形天线的主波瓣表示辐射的主要方向。
[0045]理想地,波束成形天线将信号仅引导到目标区域(S卩,主波瓣的方向)。主波瓣的波束宽度通常随着较多天线元件而减小,从而提供窄得多且聚焦的波束。然而,在实践中,天线可不完全移除在其它方向(例如,侧波瓣)上发射的与从主波瓣辐射的能量相比可为相当显著的非所要辐射。
[0046]除了波束成形方法以外,用于改进链路吞吐量(尤其当链路信号对干扰加噪声比(SINR)为有利时)的相关技术还有多输入多输出(MHTO)技术。与波束成形技术相反,Mnro技术利用无线信道的强散射性质并跨不同天线端口发射不同信号。注意,每一天线端口可包含多个天线元件。如果不同对发射器与接收器天线端口之间的信道为充分不相关的(即,在环境中存在许多散射),那么此方法可实现显著Mnro增益(例如,分集或空间多路复用增益)并显著地改进链路吞吐量。
[0047]本文中推动双层波束成形技术,作为实现MMO增益及波束成形增益两者的有效方式。在下行链路发射中,双层波束成形技术允许发射器实现两层预处理。第一层的目标为执行波束成形,而第二层的目标为实现M頂O增益。
[0048]在本文中所提出的一些实施例中,BS及/或相邻BS的一或多个天线将朝已发生紧急事件的区域辐射信号。此行动可造成强烈小区间干扰。因此,在一些实施例中,协调多点发射(CoMP)可用于协助进一步抑制强烈小区间干扰并增强用户吞吐量,尤其在小区边界处。CoMP是指针对协调数据发射利用地理分布的天线且从而减小小区间干扰的发射/接收策略的框架。通常需要参与协作的节点通过X2接口交换实时信息。协调波束成形(CB)及联合处理(JP)为CoMP技术的两个众所周知实现。在协调波束成形系统的一个实施例中,UE仅从一个BS接收信息,同时联合波束成形/预编码方法由相邻BS采用来消除小区间干扰。相反,联合处理方法通过将信息从多个BS联合发射到UE来消除干扰。已展示两个方案均可以跨X2接口的额外数据处理及发射为代价来显著改进系统性能。然而,由于信道反馈中的误差及需要实时交换的大量信息,因此随着协调BS的数目增加,CoMP的实现变得越来越困难。
[0049]图3是根据本发明的一或多个实施例的功能性的逻辑流程图300。在初始化阶段(320)处,建构相邻BS群组(即,经受强烈相互干扰的BS)。注意,属于一群组的BS未必在地理上彼此邻近。在至少一个实施例中,可通过将训练序列从BS向外发送到移动站(MS)来测量两个BS之间的干扰的电平且所得的测量用于支持所述群组的建构。取决于实施例,训练序列可为跨控制信道(例如,广播信道)发射的系统信息。此处,MS读取其它BS的身份标识并将其返回报告到至少一个BS,所述MS能够从所述其它BS接收系统信息。
[0050]在初始化阶段之后,每一 BS针对每一 T时隙周期性地测量(330)信道以捕获信道的动态。在一或多个实施例中,时间间隔T为系统参数,其可针对最佳系统性能及最小额外开销而优化。基于信道条件(例如,使用信道质量信息(CQI)测量)及业务条件(例如,有关业务的系统信息或来自MS的测量报告(例如,MS缓冲占有量)),BS确定(340)用于发射的波束模式。
[0051]朝相同区域照射多个波束可降低在用户设备(UE)处的所接收信号对噪声加干扰比(SINR)。因此,在一或多个实施例中,采用第二层联合波束成形处理来进一步抑制所得的干扰(350)。举例来说,附近BS根据在330中采取的测量及在附近BS当中交换的信息联合地计算针对每一 BS的波束成形向量。同样,在一个实施例中,以每一用户为基础进行第二层波束成形。举例来说,相邻BS通过X2干扰交换信息并根据所测量信道反馈信息针对每一 UE计算联合波束成形向量。
[0052]注意,尽管以上程序为针对下行链路发射(S卩,从BS到MS/UE的发射)进行描述,但可针对上行链路(即,从MS/UE到BS的发射)采用类似机制。举例来说,可设想用于上行链路及下行链路的干扰集为不同的,在此情形中,针对下行链路及上行链路的群组未必具有相同成员,如(举例来说)在图1(下行链路)及图2(上行链路)中所描绘。可通过测量适当上行链路系统信息(例如,发声信号及上行链路信道质量反馈),以类似于下行链路的方式形成上行链路中的群组。
[0053]上文提供详细且有时非常特定的描述以有效地使所属领域的技术人员鉴于此项技术中所已知的内容而做出、使用并最佳地实践本发明的一或多个实施例。在实例中,细节为出于图解说明本发明的可能实施例的目的而提供且不应被解释为局限或限制较广发明性概念的范围。
[0054]可参考图4及5理解本发明的一或多个实施例的方面。图4的图400是根据本发明的一或多个实施例的功能性的逻辑流程图。在于图400中描绘的方法中,检测(401)在目标区域中对额外无线服务的需要。作为第一层波束成形过程的部分,朝目标区域引导(402)信令波束,且作为第二层波束成形过程的部分,消除(403)目标区域中的至少一些小区间干扰。
[0055]提供许多实施例,其中可修改上文的方法及逻辑流程。举例来说,在许多实施例中,检测目标区域中对额外无线服务的需要包含检测影响目标区域的紧急事件情况及/或小区设备故障。在一或多个实施例中,执行第二层波束成形过程包含在提供用于目标区域的无线服务时促进协调多点发射(CoMP)。在一或多个实施例中,执行第二层波束成形过程包含:用服务所述目标区域的其它基站执行联合波束调度。此联合波束调度可包含:使用瞬时信道反馈信息及/或所测量信道反馈信息以每一用户为基础计算联合波束成形向量。
[0056]图5的图500是根据本发明的一或多个实施例的功能性的逻辑流程图。在于图500中描绘的方法中,检测(501)来自第一无线节点的无线拒绝服务(WDoS)攻击。朝第一无线节点引导(502)信令波束以抑制来自第一无线节点的信令。在抑制此信令时,可将服务提供(503)到其它无线节点。
[0057]图6图解说明根据本发明的一个实施例的当在无线通信中时可经受干扰及/或窃听的发射器(Tx)及接收器(Rx)。发射器(Tx) 610期望/需要在存在干扰器及窃听器的情况下将安全信息发送到接收器(Rx) 620。此情境可在军事或战术情况中出现。干扰器630试图中断发射器Tx与接收器Rx之间的通信。窃听器640试图解码发送到接收器(Rx)的
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[0058]根据本发明的原理的一或多个实施例可利用以下各项中的一或多者:
[0059]-单个发射器或多个发射器可同时形成引导到相同用户或到不同(若干)目标及/或用户的多个波束;
[0060]-发射器可同时使用多用户多输入多输出(MU-Mnro)来发射、干扰、窃听或其组入口 ο
[0061]图7图解说明根据本发明的一个实施例的可利用在存在敌手的情况下有益于战术无线通信的波束成形技术的实例性发射器(Tx)及实例性接收器(Rx)。图7描绘战术通信场景实例,其中Tx 710试图将关键信息安全地发送到Rx 720。在安全地发送关键信息712时,为应对干扰器730及窃听器740的存在,发射器Tx可形成经波束化信号并朝干扰器及窃听器引导所述经波束化信号。通过有意地将经制作信号引导到窃听器(例如,干扰窃听器)714,TX可试图使窃听器解码在Tx与Rx之间发送的关键信息的可能性最小化。
[0062]此外,Tx 710还可试图对敌人发射器730(
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