无线通信设备和无线通信方法

文档序号:9711211
无线通信设备和无线通信方法
【技术领域】
[0001] 本公开一般地涉及无线通信领域,尤其涉及一种参与利用天线阵列的无线通信的 无线通信设备和无线通信方法。
【背景技术】
[0002] 作为满足移动通信系统的高速、大容量、可靠传输要求的一项技术,多天线系统 近年来得到了广泛的研究。研究表明,多天线系统可以提供比传统的单天线系统更高的容 量,并且在一定条件下,其容量随天线数目的增加呈线性增长。
[0003] 天线阵列是由多个相同的天线单元按一定规律排列组成的多天线系统。根据天线 单元的排列方式,天线阵列可分为线阵、面阵等。常见的线阵是各天线单元的中心依次等距 排列在一直线上的直线阵。线阵的各天线单元也有不等距排列的。各天线单元中心也可以 不排列在一直线上,例如排列在圆周上。多个直线阵在某一平面上按一定间隔排列就构成 平面阵。若各单元的中心排列在球面上就构成球面阵。
[0004] 在多天线系统中,如果发射端能够以某种方式获知前向信道信息,就可以根据前 向信道特性对发送信号进行优化,从而提高接收质量并降低对接收端复杂度的要求。在实 际的频分双工(FDD)系统中一般采用量化信道信息的方式反馈前向信道信息,以降低反馈 开销,提商系统传输效率。
[0005] 在LTE (Long Time Evolved,长期演进)频分双工(FDD)系统中,采用基于码本的 隐式 CSI (Channel State Information,信道状态信息)反馈方法。UE (User Equipment, 用户设备,即终端设备)基于导频测量下行信道,并根据其自身的接收处理算法向基站上 报下行链路所能支持的数据层数(Rank Indication, RI)以及预编码矩阵指示(Precoding Matrix Indicator, PMI)信息。此外,UE还需要上报每个码字的信道质量指示(Channel Quality Indicator, CQI)〇
[0006] PMI所涉及的预编码是多天线系统中的一种自适应技术。在这种技术中,在发射端 根据CSI自适应地改变预编码矩阵,从而起到改变信号经历的信道的作用。在收发两端均 存储一套包含若干个预编码矩阵的码书。这样,接收端可以根据估计出的信道矩阵和某一 准则选择其中一个预编码矩阵,并将其索引值和量化后的信道状态信息反馈给发射端。在 下一个时刻,发射端采用新的预编码矩阵,并根据反馈回的量化信道状态信息为码字确定 编码和调制方式。

【发明内容】

[0007] 根据本公开的一个方面,提供一种参与涉及天线阵列的无线通信的无线通信设 备,包括:通信单元,被配置为从无线通信设备的目标通信设备接收包含该目标通信设备的 天线阵列几何信息的信号;以及天线阵列几何信息解析单元,被配置为基于信号确定目标 通信设备的天线阵列几何配置,其中,天线阵列几何信息指示天线阵列中天线元素的几何 排列方式、天线元素间隔以及天线极化方向中至少之一。
[0008] 根据本公开的一个方面,提供一种配置有天线阵列的无线通信设备,包括:天线阵 列几何信息生成单元,被配置为基于无线通信设备的天线阵列几何配置生成天线阵列几何 信息,其中,天线阵列几何信息指示天线阵列中天线元素的几何排列方式、天线元素间隔以 及天线极化方向中至少之一;以及通信单元,被配置为向无线通信设备的目标通信设备发 送包含天线阵列几何信息的信号。
[0009] 根据本公开的一个方面,提供一种无线通信方法,用于涉及天线阵列的无线通信, 包括:从目标通信设备接收包含该目标通信设备的天线阵列几何信息的信号;以及基于信 号确定目标通信设备的天线阵列几何配置,其中,天线阵列几何信息指示天线阵列中天线 元素的几何排列方式、天线元素间隔以及天线极化方向中至少之一。
[0010] 根据本公开的一个方面,提供一种在配置有天线阵列的无线通信设备中使用的无 线通信方法,包括:基于无线通信设备的天线阵列几何配置生成天线阵列几何信息,其中, 天线阵列几何信息指示天线阵列中天线元素的几何排列方式、天线元素间隔以及天线极化 方向中至少之一;以及向无线通信设备的目标通信设备发送包含天线阵列几何信息的信 号。
[0011] 通过在通信双方间交流所配置的天线阵列的天线阵列几何信息,可以对天线阵列 几何信息进行充分利用。
【附图说明】
[0012] 参照下面结合附图对本公开的实施例的说明,会更加容易地理解本公开的以上和 其它目的、特点和优点。在附图中,相同的或对应的技术特征或部件将采用相同或对应的附 图标记来表示。在附图中不必依照比例绘制出单元的尺寸和相对位置。
[0013] 图1是例示根据本公开实施例的无线通信设备的结构的框图。
[0014] 图2是例示根据本公开实施例的天线阵列采用的天线阵列配置的示意图。
[0015] 图3是例示根据本公开实施例的无线通信方法的流程图。
[0016] 图4是例示根据本公开实施例的无线通信设备的结构的框图。
[0017] 图5是例示根据本公开实施例的无线通信方法的流程图。
[0018] 图6是例示根据本公开实施例的无线通信设备的结构的框图。
[0019] 图7是例示根据本公开实施例的无线通信设备的结构的框图。
[0020] 图8是例示根据本公开实施例的无线通信设备的结构的框图。
[0021] 图9是例示出单极化天线阵列中同类天线对的例子的示意图。
[0022] 图10是例示根据本公开实施例的平面天线阵的示意图。
[0023] 图11是例示平面阵中天线元素的编号方式的示意图。
[0024] 图12是例示能够实现本发明的计算机的示例性结构的框图。
[0025] 图13是例示可以应用本公开技术的eNB的示意性配置的第一示例的框图。
[0026] 图14是例示可以应用本公开技术的eNB的示意性配置的第二示例的框图。
[0027] 图15是例示可以应用本公开技术的智能电话1500的示意性配置的的框图。
【具体实施方式】
[0028] 下面参照附图来说明本公开的实施例。应当注意,为了清楚的目的,附图和说明中 省略了与本公开无关的、本领域技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
[0029] 在现有的多天线系统中,天线阵列的几何信息没有得到充分的利用。在本文中,天 线阵列的几何信息包括但不限于天线阵列中的天线元素的几何排列方式、天线元素间隔以 及天线极化方向等。在现有技术中,布置有天线阵列的基站仅向用户设备(UE)提供关于其 天线阵列中的天线数量的信息,而没有提供天线阵列的几何信息。随着大规模天线阵列的 使用,以及多天线Mnro(多输入多输出)系统的提出,如何充分高效地利用天线阵列的几何 信息成为提高信道效率的关键。
[0030] 图1是例示根据本公开实施例的无线通信设备100的结构的框图。无线通信设 备100被配置有天线阵列100X。基于具体对端通信设备对于天线阵列配置信息的需求,无 线通信设备100既可以被实现为基站,也可以被实现为UE,或者其它网络设备,例如中继设 备。天线阵列100X可以根据需要以任何形式配置。例如,图2非限制性地例示出天线阵列 100X可能采用的天线阵列的配置。
[0031] 下面,为了方便描述,假设天线阵列100X中包括M个天线元素,且M为4的整数倍。 如图2的(a)所示的第一种天线阵列是由M个同极化天线元素组成的均匀线阵。该第一种 天线阵列的天线元素的间隔为〇. 5波长(0. 5 λ ),天线阵列总长度为
如图2的(b) 所示的第二种天线阵列是由M/2个摆放相同的正交天线簇线性排列组成的天线阵。其中, 一个正交天线簇由两个极化方向正交且位置重叠的天线元素组成,正交天线簇之间的间隔 为0. 5波长。因此,该天线阵列的总长度为
如图2的(c)所示的第三种天线阵 列是由M/2X2个同极化天线元素组成的均匀面阵。该第三种天线阵列的天线元素的间隔 为0.5波长,天线阵列长宽分别为
如图2的(d)所示的第四种天线阵列 是由M/4X2个摆放的正交天线簇按矩形排列组成的天线阵,正交天线簇之间的间隔为0. 5 波长,天线阵列长宽分别为
以上结合图2对天线阵列100X的可能配置的 描述仅是示例性的,不意在穷举所有的可能配置。实际上,天线阵列中天线元素的数量、几 何排列方式、天线元素之间的间隔以及天线的极化方向中的一个或多个可以根据需要来配 置。然而,需要说明的是:对于天线阵列100X,一般来说,一旦天线阵列布置完成,其配置方 式相对固定。
[0032] 回到图1,无线通信设备100包括天线阵列几何信息生成单元101和通信单元 102。天线阵列几何信息生成单元101被配置为基于天线阵列100X的几何配置生成天线阵 列几何信息。这里,天线阵列几何信息指示天线阵列100X中天线元素的几何排列方式(例 如但不限于线阵或者面阵)、天线元素间隔(例如但不限于〇.5λ)以及天线极化方向(例 如但不限于平行或者正交)中至少之一。当在某一通信系统中,上述某一项已经预先确定 或者对后续处理不必要时,几何信息可以省略对该项的指示。例如,当默认通信系统中所有 天线阵列的天线极化方向一致时,几何信息中可以不包括天线极化方向信息。或者,当在后 续处理中不需要考虑天线元素间隔时,几何信息中可以不包含指示天线元素间隔的内容。
[0033] 天线阵列几何信息生成单元101可以通过获取预先定义的天线阵列数据库的检 索号来获得无线通信设备100所对应的天线阵列100X的几何信息。可选择地,天线阵列几 何信息生成单元101可以通过预先配置来获得无线通信设备100所对应的天线阵列100X 的几何信息。当无线通信设备100被实现为基站时,其天线阵列几何信息生成单元101例 如可以通过Sl接口从核心网获得天线阵列100X的几何信息。
[0034] 通信单元102被配置为向无线通信设备100的目标通信设备发送包含天线阵列 100X的几何信息的信号,以将自身所配置的天线阵列的几何信息通知给通信对方(目标通 信设备)。示例性地,在LTE (包括LTE-A)通信系统中,当无线通信设备100被实现为基站 时,其可以通过广播控制信道(BCCH)将天线阵列100X的几何信息包含于例如系统信息块 (System Information Block)中发送给UE或其它基站;或者,其可以通过x2接口将天线 阵列100X的几何信息发送给其它基站。示例性地,当无线通信设备100被实现为UE时,其 可以通过随机接入过程(Random Access Procedure)将自身天线阵列的几何信息发送给基 站。本领域技术人员应当理解,本公开的在通信设备之间(例如基站与用户设备之间、基站 与其它网络设备例如中继设备之间)交互天线阵列几何信息的技术方案也可应用于除了 LTE通信系统以外的其它采用多天线技术的通信系统当中,例如熟知本领域的技术人员可 以基于本公开的设计思想将上述的技术方案应用于正在发展的第五代甚至更未来的通信 系统当中。
[0035] 图3是例示根据本公开实施例的由无线通信设备100使用的无线通信方法的流程 图。在步骤S301中,基于无线通信设备100的天线阵列100X的几何配置生成天线阵列几何 信息。根据系统需求,天线阵列
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