天线阵列的虚拟化模型选择方法、装置以及通信系统的制作方法

文档序号:10626480
天线阵列的虚拟化模型选择方法、装置以及通信系统的制作方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种天线阵列的虚拟化模型选择方法、装置以及通信系统。所述选择方法包括:基站确定用户调度类型信息以及垂直方向的同一极化方向上多个天线粒子虚拟的天线端口数;以及根据所述用户调度类型信息以及所述垂直方向的同一极化方向上多个天线粒子虚拟的天线端口数,选择TXRU虚拟化模型。通过本发明实施例,能够自适应地对TXRU虚拟化模型进行选择,更好地应用于大规模MIMO系统中。
【专利说明】
天线阵列的虚拟化模型选择方法、装置以及通信系统
技术领域
[0001] 本发明实施例涉及通信技术领域,尤其涉及一种大规模多输入多输出(Μηω, Multiple Input Multiple Output)系统中天线阵列的虚拟化模型选择方法、装置以及通 信系统。
【背景技术】
[0002] 毫米波(mmWave)技术和大规模ΜΜ0技术是未来第五代移动通信技术研究的两个 候选技术,二者联用可以为系统提供更宽的传输带宽及更多的天线数,进而提升系统性能。
[0003] 然而,天线数目和子载波数目的增多将会使得基带预编码技术难以实现。一方面 是处理复杂度较高,每个子载波上均需进行大维度的矩阵相乘计算,系统复杂度随着天线 数和带宽增加而显著增大。另一方面,若实现灵活的基带预编码技术,每个物理天线均需配 置一套射频链(RF chian),包括放大器、混频器、数模转换器和模数转换器等,系统造价较 尚。
[0004] 若将预编码技术放到射频单元上去做,每个符号执行一次大维度矩阵运算,将大 大降低系统复杂度,但是系统性能也会相应下降。混合基带和射频的预编码(波束成型) 由于综合了基带预编码和射频预编码的优点,可以在基带和射频上共同执行预编码操作, 更加适合于大规模ΜΙΜΟ系统的应用,达到系统性能(灵活性)和复杂度的有效折衷。
[0005] 在当前3GPP RAN4的自适应天线系统(AAS,Adaptive Antenna System)研究中, 定义了收发单元(TXRU,Transceiver Units)包括多个发送单元(TXU)和接收单元(RXU)。 TXU将基站AAS的基带信号作为输入,提供射频发送信号的输出。射频发送的输出通过一个 无线分配网络(RDN,Radio Distribution Network)分配到天线阵列上。
[0006] 图1是AAS无线结构的一示意图。如图1所示,RDN包括TXU(s)/RXU(s)与天线 阵列之间的一对一映射,它可能仅是一个逻辑实体,而没有必要是一个物理实体。RXU执行 与TXU相逆的操作。
[0007] 由图1可知,若执行射频及基带混合预编码(波束成型),射频预编码/加权会 在TXRU上执行,即TXRU相当于射频链的功能,由于数模转换器和模数转换器的限制,每个 TXRU在同一时间仅能处理一个有效数据流。在3GPP RAN1的研究中,定义TXRU输入信号与 天线粒子处信号之间的关系为TXRU虚拟化模型,定义逻辑天线端口与TXRU之间信号的关 系为端口虚拟化模型。
[0008] 应该注意,上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、 完整的说明,并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的
【背景技术】部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

【发明内容】

[0009] 发明人发现:目前仅对虚拟化模型进行了定义,并不存在如何对虚拟化模型进行 选择的方案,不能更好地应用于大规模ΜΙΜ0系统中。
[0010] 本发明实施例提供了一种天线阵列的虚拟化模型选择方法、装置以及通信系统。 通过本发明实施例能够自适应地选择TXRU虚拟化模型。
[0011] 根据本发明实施例的第一个方面,提供一种天线阵列的虚拟化模型选择装置,所 述选择装置包括:
[0012] 信息确定单元,确定用户调度类型信息以及垂直方向的同一极化方向上多个天线 粒子虚拟的天线端口数;
[0013] 模型选择单元,根据所述用户调度类型信息以及所述垂直方向的同一极化方向上 多个天线粒子虚拟的天线端口数,选择收发单元虚拟化模型。
[0014] 根据本发明实施例的第二个方面,提供一种天线阵列的虚拟化模型选择方法,所 述选择方法包括:
[0015] 基站确定用户调度类型信息以及垂直方向的同一极化方向上多个天线粒子虚拟 的天线端口数;以及
[0016] 根据所述用户调度类型信息以及所述垂直方向的同一极化方向上多个天线粒子 虚拟的天线端口数,选择收发单元虚拟化模型。
[0017] 根据本发明实施例的第三个方面,提供一种通信系统,所述通信系统包括:
[0018] 基站,确定用户调度类型信息以及垂直方向的同一极化方向上多个天线粒子虚拟 的天线端口数;以及根据所述用户调度类型信息以及所述垂直方向的同一极化方向上多个 天线粒子虚拟的天线端口数,选择收发单元虚拟化模型。
[0019] 本发明实施例的有益效果在于:根据用户调度类型信息以及垂直方向的同一极化 方向上多个天线粒子虚拟的天线端口数,来选择TXRU虚拟化模型。由此,能够自适应地对 TXRU虚拟化模型进行选择,更好地应用于大规模ΜΙΜΟ系统中。
[0020] 参照后文的说明和附图,详细公开了本发明实施例的特定实施方式,指明了本发 明实施例的原理可以被采用的方式。应该理解,本发明的实施方式在范围上并不因而受到 限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内,本发明的实施方式包括许多改变、修改和等 同。
[0021] 针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更 多个其它实施方式中使用,与其它实施方式中的特征相组合,或替代其它实施方式中的特 征。
[0022] 应该强调,术语"包括/包含"在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在,但 并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
【附图说明】
[0023] 所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解,其构成了说明书的一部 分,用于例示本发明的实施方式,并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地,下 面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创 造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中:
[0024] 图1是AAS无线结构的一示意图;
[0025] 图2是同极化天线配置的平面天线阵列的一结构示意图;
[0026] 图3是交叉极化天线配置的平面天线阵列的一结构示意图;
[0027] 图4是本发明实施例的虚拟化模型选择方法的一示意图;
[0028] 图5是本发明实施例的虚拟化模型选择方法的另一示意图;
[0029] 图6是本发明实施例的第一 TXRU虚拟化模型的示意图;
[0030] 图7是本发明实施例的第二TXRU虚拟化模型的示意图;
[0031] 图8是本发明实施例的虚拟化模型选择方法的另一示意图;
[0032] 图9是本发明实施例的第三TXRU虚拟化模型的示意图;
[0033] 图10是本发明实施例的虚拟化模型选择方法的另一示意图;
[0034] 图11是本发明实施例的虚拟化模型选择装置的一示意图;
[0035] 图12是本发明实施例的虚拟化模型选择装置的另一示意图;
[0036] 图13是本发明实施例的通信系统的一示意图;
[0037] 图14是本发明实施例的基站的一构成示意图。
【具体实施方式】
[0038] 参照附图,通过下面的说明书,本发明实施例的前述以及其它特征将变得明显。在 说明书和附图中,具体公开了本发明的特定实施方式,其表明了其中可以采用本发明实施 例的原则的部分实施方式,应了解的是,本发明不限于所描述的实施方式,相反,本发明实 施例包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
[0039] 图2和图3给出本发明实施例相关的两种平面天线阵列结构的示意图,图2是同 极化天线配置的平面天线阵列的一结构示意图,图3是交叉极化天线配置的平面天线阵列 的一结构不意图。
[0040] 如图2所示,在垂直方向上每列放置Μ个同一个极化方向的天线粒子(也可称为 物理天线粒子),在水平方向上共放置Ν列。如图3所示,在垂直方向上每列放置Μ个交叉 极化天线对,水平方向上共放置Ν列交叉极化天线对。即,垂直一列上每个极化方向有Μ个 物理天线粒子,水平一行上每个极化方向有Ν个物理天线粒子。
[0041] 这两种天线配置可以表示为(Μ,Ν,Ρ),其中Ρ表示极化维度的数量,Ρ = 1时为同 极化配置,即如图2所示;Ρ = 2时为交叉极化配置,即如图3所示。其中每列同一极化方 向的Μ个天线粒子连接MTXRUf TXRU,总的TXRU数量为M TXRU X ΝX Ρ。
[0042] 在上述平面天线阵列系统中,随着天线数目的增加,参考信号的开销也随之增大。 为发挥垂直方向的波束调节功能,同时控制天线端口数目,可将垂直方向的多根天线粒子 虚拟成一个或者多个天线端口。在一个虚拟天线端口内,通过对多个物理天线粒子进行加 权来调整垂直方向的波束方向。与物理天线粒子加权相对应,虚拟天线端口的加权即为传 统意义上的预编码操作。
[0043] 以上对于本发明实施例涉及的平面天线阵列进行了说明,但本发明不限于此。以 下对于本发明实施例进行详细说明。
[0044] 实施例1
[0045] 本发明实施例提供一种天线阵列的虚拟化模型选择方法,该方法可以应用于具有 天线阵列的基站端。图4是本发明实施例的虚拟化模型选择方法的一示意图,如图4所示, 所述选择方法包括:
[0046] 步骤401,基站确定用户调度类型信息以及垂直方向的同一极化方向上多个天线 粒子虚拟的天线端口数;以及
[0047] 步骤402,根据所述用户调度类型信息以及所述垂直方向的同一极化方向上多个 天线粒子虚拟的天线端口数,选择收发单元虚拟化模型。
[0048] 在本实施例中,基站具有例如如图2或3所示的天线阵列。用户调度类型信息可 以包括:单用户Μ頂0(SU-M頂0)和/或多用户Μ頂0(MU-M頂0);所述垂直方向的同一极化方 向上Μ个天线粒子虚拟的天线端口数为V p"t。由此,可以根据例如进行SU-M頂0还是进行 MU-M頂0以及Vp"t来选择TXRU虚拟化模型。
[0049] 图5是本发明实施例的虚拟化模型选择方法的另一示意图,如图5所示,所述选择 方法包括:
[0050] 步骤501,基站确定用户调度类型信息以及垂直方向的同一极化方向上多个天线 粒子虚拟的天线端口数V pOTt。
[0051] 步骤502,判断Vp"t是否为1 ;在1的情况下执行步骤503,在VpOTt不为1的 情况下执行步骤505 ;
[0052] 步骤503,判断是否进行SU-M頂0,在进行SU-M頂0的情况下执行步骤504,在不进 行SU-M頂0(进行MU-M頂0)的情况下执行步骤506 ;
[0053] 步骤504,选择采用第一 TXRU虚拟化模型。
[0054] 步骤5〇5,判断V-是否等于Μτ·;? V pOTt等于MTXRU的情况下执行步骤5〇6,在V port 不等于MTXRU的情况下执行步骤507 ;
[0055] 其中,所述MTXRU为垂直方向的每列同一极化方向上Μ个天线粒子连接的收发单元 数目。
[0056] 步骤506,选择采用第二TXRU虚拟化模型。
[0057] 步骤507,选择采用第一 TXRU虚拟化模型。
[0058] 以下对于各TXRU虚拟化模型进行详细说明。
[0059] 在第一 TXRU虚拟化模型中,每个TXRU连接K个天线粒子,K = M/MTXRU。图6是本 发明实施例的第一 TXRU虚拟化模型的示意图,如图6所示,第一 TXRU虚拟化模型为子阵列 划分模型。
[0060] 如图6所示,对同一极化方向的一列Μ个天线粒子及仏_个TXRU,q为天线粒子处 的信号向量,即天线的发送信号向量,X为TXRU处的信号向量。其中,每个TXRU连接K个 天线粒子,K = M/MTXRU;w为每个TXRU对数据流的加权,且M TXRUf TXRU均使用相同加权,即 虚拟化模型可以表示为f = 其中?为克罗内克(kronecker)积操作,w可以是离散傅 里叶变换(DFT,Discrete Fourier Transform)向量,例如
[0061]
[0062] 其中,0etilt为垂直方向的电子下倾角。
[0063] 在第二TXRU虚拟化模型中,每个TXRU均与Μ个天线粒子连接。图7是本发明实 施例的第二TXRU虚拟化模型的示意图,如图7所示,第二TXRU虚拟化模型为全连接模型。
[0064] 如图7所示,对同一极化方向的一列Μ个天线粒子及仏_个TXRU,q为天线粒子处 的信号向量,即天线的发送信号向量,X为TXRU处的信号向量。其中,每个TXRU均与Μ个 天线粒子相连,W为M TXRUf TXRU对信号X的加权,即虚拟化模型可以表示为q = Wx。W的 每一列可以是一个DFT向量,例如
[0065]
[0066] m=l, = 1, ···, MTXRU
[0067] 其中,为垂直方向的电子下倾角。或者,
[0068]
[0069] m = 1,...,M ;m' = 1,...,Mtxru
[0070] 其中,NM表示长度为M的DFT向量的尺寸。η ",表示第m'个TXRU选取的DFT向量 在该码书中的索引。
[0071] 在本实施例中,第一 TXRU虚拟化模型的表达式f = 可以改写为,
[0072]
[0073] 在第一 TXRU虚拟化模型和第二TXRU虚拟化模型中,信号向量X的加权矩阵均为 Μ行MTXRW。在第一 TXRU虚拟化模型中,加权矩阵为块对角结构,每个子块为一个DFT向 量,且所有子块相对,即相当于垂直方向加权时各个TXRUs使用相同的电子下倾角。因而第 一 TXRU虚拟化模型适合于单用户情况下,垂直方向同一极化方向的Μ个天线粒子虚拟成多 个天线端口进行传输的情况。
[0074] 在第二TXRU虚拟化模型中,加权矩阵为普通矩阵,且每一列对应一个长度为Μ的 DFT向量,即相当于垂直方向加权时各个TXRUs使用不相同的电子下倾角。因而第二TXRU 虚拟化模型适合于多用户传输场景,每个用户可以选择一个TXRU进行射频预编码,也适合 于单用户情况下垂直方向同一极化方向的Μ个天线粒子仅虚拟成一个天线端口情况下的 传输,即该用户可以选择一个TXRU或者使用M TXRUf TXRUs的加权值的线性组合进行传输。
[0075] 由于第一 TXRU虚拟化模型可以通过改变第二TXRU虚拟化模型的连线方式实现, 即可以通过将加权矩阵W的部分权值置零实现。因而,在实际通信时,可以根据实际传输条 件自适应选择采用第一 TXRU虚拟化模型还是第二TXRU虚拟化模型。
[0076] 在本实施例中,当垂直方向的同一极化方向上Μ个天线粒子虚拟成VpOTtf天线端 口(l〈V pOTt〈MTXRU)时,为更好地提升性能,可以将两个以上的TXRU与相同的部分天线粒子连 接。
[0077] 图8是本发明实施例的虚拟化模型选择方法的另一示意图,如图8所示,所述选择 方法包括:
[0078] 步骤801,基站确定用户调度类型信息以及垂直方向的同一极化方向上多个天线 粒子虚拟的天线端口数V pOTt。
[0079] 步骤802,判断Vp"t是否为1 ;在V _为1的情况下执行步骤803,在V pOTt不为1的 情况下执行步骤805 ;
[0080] 步骤803,判断是否进行SU-M頂0,在进行SU-M頂0的情况下执行步骤804,在不进 行SU-M頂0(进行MU-M頂0)的情况下执行步骤806 ;
[0081] 步骤804,选择采用第一 TXRU虚拟化模型。
[0082] 步骤8〇5,判断V-是否等于Μτ·;? V pOTt等于MTXRU的情况下执行步骤8〇6,在V port 不等于MTXRU的情况下执行步骤807 ;
[0083] 步骤806,选择采用第二TXRU虚拟化模型。
[0084] 步骤807,选择采用第三TXRU虚拟化模型。
[0085] 在第三TXRU虚拟化模型中,MTXRU个收发单元和Μ个天线粒子均被分成L组,每一 组内的天线粒子与收发单元进行全连接。
[0086] 图9是本发明实施例的第三TXRU虚拟化模型的示意图。如图9所示,在第三 TXRU虚拟化模型中,垂直方向的同一极化方向的MTXRUf TXRUs和Μ个天线粒子均被分成 L(1〈L〈MTXRU)组,每一组内的天线粒子与TXRU进行全连接。此时,第三TXRU虚拟化模型的 加权矩阵W可以表示为,
[0087]
[0088]
[0089]
[0090] 同样,第三TXRU虚拟化模型也可以通过将第二TXRU虚拟化模型中的部分抽头系 数置零实现,因而三种虚拟化模型之间可以自适应切换。
[0091] 以上对于TXRU虚拟化模型进行了示意性说明,但本发明不限于此,例如还可以采 用其他TXRU虚拟化方法。例如W中可以同时包含不同长度的DFT向量;再例如为支持公用 信道(例如物理下行控制信道H)CCH、物理广播信道PBCH等)和公用信号(例如公共参考 信号CRS等)的发送,还可以在W中支持仅有一个元素为1而其它元素均为0的单位向量。
[0092] 图10是本发明实施例的虚拟化模型选择方法的另一示意图,如图10所示,所述选 择方法包括:
[0093] 步骤1001,基站确定信道和/或信号类型;
[0094] 在本实施例中,所述信道和/或信号类型例如可以包括公共信道和非公共信道。 其中公共信道可以包括广播信道、控制信道以及小区相关(cell-specific)的信道等;非 公共信道包括数据信道以及用户相关(UE-specific)的信道等。但本发明不限于此。
[0095] 步骤1002,判断信道和/或信号类型是否为公共信道/信号;在为公共信道/信 号的情况下执行步骤1003,在不为公共信道/信号的情况下执行步骤1004。
[0096] 步骤1003,选择采用第四TXRU虚拟化模型;
[0097] 其中,在第四TXRU虚拟化模型中,加权矩阵W为每列仅有一个元素为1而其他元 素为0的单位向量。例如:
[0098]
[0099] 其中Tji = 1,···,_)为[1,MTXRU]间的正整数,%表示除第1\个元素为1而其 它元素均为0的单位向量。
[0100] 步骤1004,基站确定用户调度类型信息以及垂直方向的同一极化方向上多个天线 粒子虚拟的天线端口数V pOTt。
[0101] 步骤1005,判断Vp"t是否为1 ;在VPM^J 1的情况下执行步骤1006,在Vp"t不为1 的情况下执行步骤1008 ;
[0102] 步骤1006,判断是否进行SU-M頂0,在进行SU-M頂0的情况下执行步骤1007,在不 进行SU-M頂0(进行MU-M頂0)的情况下执行步骤1009 ;
[0103] 步骤1007,选择采用第一 TXRU虚拟化模型。
[0104] 步骤1008,判断\_是否等于Μ誦;在V p"t等于M TXRU的情况下执行步骤1009,在 Vport不等于MTXRU的情况下执行步骤1010 ;
[0105] 步骤1009,选择采用第二TXRU虚拟化模型。
[0106] 步骤1010,选择采用第一 TXRU虚拟化模型或第三TXRU虚拟化模型。
[0107] 值得注意的是,图5、8和10中均示意性示出了如何选择TXRU虚拟化模型的具体 实施方式。但本发明不限于此,例如可以如图5、8、10所示,在1且进行MU-MBTO的 情况下,选择采用第二TXRU虚拟化模型;或者还可以直接进行用户调度类型信息的判断, 在进行MU-M頂0的情况下即选择采用第二TXRU虚拟化模型。关于具体的选择条件,可以根 据实际情况而具体确定。
[0108] 以上对于如何选择TXRU虚拟化模型进行了说明,以下对于如何确定虚拟化加权 矩阵进行说明。
[0109] 在本实施例中,基站可以接收用户设备发送的针对TXRU虚拟化模型的最优波束 信息;以及针对TXRU虚拟化模型,基站根据所述最优波束信息选择一个或多个波束形成 TXRU虚拟化加权矩阵WTXRU。
[oho] 具体地,用户设备估计出信道后,可以分别在长度3
丨勺码书 (可以是DFT码书,也可以是式(1)所示码书)为TXRU虚拟化模型选择虚拟化时使用的波 束。对于每个用户设备的每个子带,可以分别选出针对三种码书长度的最优的波束。
[0111] 其中,在各个TXRU虚拟化模型的波束向量个数不同的情况下,所述用户设备针对 各TXRU虚拟化模型分别选择所述最优波束信息并反馈。即,若三种长度的波束向量个数 (也可称为码书尺寸)各不相同,各个用户设备需要将三种长度的最优波束均反馈给基站 端。
[0112] 在各个TXRU虚拟化模型的波束向量个数相同的情况下,所述用户设备从长度为 MX1的码书中选择所述最优波束信息并反馈。即,用户设备可以仅将长度为MX1的码书中 选出的最优的波束编号反馈给基站端。因为长度为MX 1的波束主瓣最窄,由其可以推测出 主瓣宽度较宽的长度为^一 xl和1x1的波束方向。 JViTXRU L
[0113] 以个数为Nj^DFT向量为例,对于长度为MX1的码书,序号为1^的码字为
[0114]
[0115] (其中归一化因子略去);对于同样尺寸的长度为
的DFT向量码 书,序号为~的码字分别是由
[0116]
:―J
[0117] 的前;~_个和前个元素构成。 JVi TXRU L
[0118] 在本实施例中,用户设备可以将各个子带的最优波束编号反馈给基站端,针对三 种TXRU虚拟化模型(第一 TXRU虚拟化模型,第二TXRU虚拟化模型和第三TXRU虚拟化模 型),基站从反馈的波束编号中分别选出1个,MTXRU个或M/M TXRU个波束构成TXRU虚拟化加 权矩阵WTXRU。其中,在波束选择时,可以选取反馈次数多的波束。
[0119] 以上对于如何形成TXRU虚拟化加权矩阵WTXRU进行了示意性说明。当TXRU虚拟化 模型确定以后,针对调度的所有用户设备的所有频带将使用相同的TXRU虚拟化加权矩阵
[0120]
[0121] WTXRU为块对角矩阵,每个子块是MXMtxru维矩阵W,用于完成垂直方向同一极化方 向的M TXR# TXRUs与Μ个天线粒子的映射。
[0122] 在传输中,垂直方向同一极化方向可以虚拟成的逻辑端口数为
[0123] Vport(l< = Vport< = Mtxru),
[0124] 该天线端口虚拟化矩阵用MtxruX Vp"t维矩阵W P表示,W P既可以是长期的宽带的加 权,也可以是瞬时的窄带的加权。
[0125] 可以简单的选择H TXRUs作为V p"t个逻辑天线端口。即
[0126]
[0127] 其中Pl(i = l,一,VpOTt)为[l,Vp"t]间的正整数,eA表示除第 ?1个元素为1而其 它元素均为0的单位向量。
[0128] 也可以对MTXRU个TXRUs进一步加权,虚拟成V _个逻辑天线端口。以下对于如何 形成天线端口虚拟化矩阵Wp进行进一步说明。
[0129] 在本实施例中,基站可以至少根据所述垂直方向的同一极化方向上Μ个天线粒子 虚拟的天线端口数V pOTt,以及所述TXRU虚拟化加权矩阵WTXRU,来确定天线端口虚拟化矩阵 WP〇
[0130] 在本实施例中,对于第一收发单元虚拟化模型,可以采用如下方法获得WP:
[0131] 首先,通过\_计算每个逻辑天线端口对应的TXRU数量M TXRU/VpOTt和天线粒子数 且计算 M/VpOTt;然后,通过TXRU虚拟化过程中选定的子块加权w获得垂直方向电子下倾角的余弦 值cos ( Θ etilt)。TXRU虚拟化使用DFT预编码时,通过w获得相邻天线粒子的相位差Θ。并
[0132]
[0133]
[0134] 在本实施例中,对于第二收发单元虚拟化模型,可以采用如下方法获得WP:
[0135] 根据信道信息Η获取垂直方向的信道信息Hv;以及根据所述H W TXRU进行分解计 算获得中间矩阵,根据所述中间矩阵的前VpOTt列得到W P。
[0136] 具体地,在时分双工(TDD,Time Division Duplex)模式下,在基站端已知信道信 肩
:其中NR为用户设备的接收天线数)与TXRU虚拟化模型加权W TXRU (或W) 时,
[0137] 首先,要获取垂直方向信道信息。
[0138] 其中,可以将Η进行克罗内克积分解,Η 根据分解的矩阵维度不同可 以有多种不同的近似分解方法,例如
[0139]
[0140] 也可以将JJ e C~xMVP的每一行信道分别进行克罗内克积分解,分解成1 χνρ
维的水平信道. , Λ/和1XM维的垂直信道岵(/ = 1,…,/V^,进而
[0141]
[0142] 也可以直接使用用户设备的接收天线与基站端任意一列同一极化方向的Μ个天 线粒子之间的信道作为Η ν。
[0143] 此外,Ην也可以是垂直方向信道信息的一种统计值或平均值。
[0144] 然后,计算HVW,可以通过以下分解方式获得WP:例如,
[0145] 对HVW进行奇异值(SVD)分解,得到HVW = USVH,WP为V矩阵的前V p"t列;或者
[0146] 对(HVW)"进行正交三角(QR)分解,得到(H VW) H= QR,W P为Q矩阵的前V pOTt列。
[0147] 在本实施例中,对于第三TXRU虚拟化模型,可以采用如下方法获得WP:
[0148] 对于L组中的每一组,根据信道信息Η获取垂直方向的信道信息Hv,并根据所述 比和W TXRU进行分解计算获得中间矩阵,根据所述中间矩阵的前V _列得到该组的加权矩阵 r p;
[0149] 由1?得至L
[0150] 在本实施例中,对于第四TXRU虚拟化模型,可以采用如下方法获得WP:
[0151] 选择VpOTt个收发单元作为Vp"t个逻辑天线端口; BP
[0152] 由上述实施例可知,根据用户调度类型信息以及垂直方向的同一极化方向上多个 天线粒子虚拟的天线端口数,来选择TXRU虚拟化模型;由此能够自适应地对TXRU虚拟化模 型进行选择。此外,可以获得TXRU虚拟化加权矩阵W TXRU以及天线端口虚拟化矩阵W P,由此 可以更好地应用于大规模Μ頂0系统中。
[0153] 实施例2
[0154] 本发明实施例提供一种天线阵列的虚拟化模型选择装置,配置于具有天线阵列的 基站中。本发明实施例对应于实施例1中所述的天线阵列的虚拟化模型选择方法,相同的 内容不再赘述。
[0155] 图11是本发明实施例的虚拟化模型选择装置的一示意图,如图11所示,所述虚拟 化模型选择装置1100包括:
[0156] 信息确定单元1101,确定用户调度类型信息以及垂直方向的同一极化方向上多个 天线粒子虚拟的天线端口数;
[0157] 模型选择单元1102,根据所述用户调度类型信息以及所述垂直方向的同一极化方 向上多个天线粒子虚拟的天线端口数,选择收发单元虚拟化模型。
[0158] 在本实施例中,所述用户调度类型信息可以包括:单用户ΜΜ)和/或多用户 ΜΠΚ);所述垂直方向的同一极化方向上Μ个天线粒子虚拟的天线端口数为VpOTt;
[0159] 所述模型选择单元1102具体可以用于:在Vp"t为1并且进行单用户ΜΜ0的情况 下,选择采用第一收发单元虚拟化模型;在进行多用户Μ頂0,或者V pOTt等于M TXRU的情况下, 选择采用第二收发单元虚拟化模型;在Vp"t不为1并且不等于Μ _,的情况下,选择采用第 三收发单元虚拟化模型或者第一收发单元虚拟化模型;
[0160] 其中,所述MTXRU为垂直方向的每列同一极化方向上Μ个天线粒子连接的收发单元 数目;所述第一收发单元虚拟化模型中,每个收发单元连接Κ个天线粒子,K = M/MTXRU;所述 第二收发单元虚拟化模型中,每个收发单元均与Μ个天线粒子连接;所述第三收发单元虚 拟化模型中,M TXRU个收发单元和Μ个天线粒子均被分成L组,每一组内的天线粒子与收发单 元进行全连接。
[0161] 图12是本发明实施例的虚拟化模型选择装置的另一示意图,如图12所示,所述虚 拟化模型选择装置1200包括:信息确定单元1101以及模型选择单元1102,如上所述。
[0162] 如图12所示,虚拟化模型选择装置1200还可以包括:
[0163] 类型确定单元1201,确定信道和/或信号类型;以及所述模型选择单元1101还可 以用于根据信道和/或信号类型选择所述收发单元虚拟化模型。
[0164] 其中,所述信道和/或信号类型可以包括:公共信道/信号和/或非公共信道/信 号;所述模型选择单元1101还用于:在所述信道和/或信号类型为公共信道/信号的情况 下,选择采用第四收发单元虚拟化模型;其中,所述第四收发单元虚拟化模型中,加权矩阵 支持每列仅有一个元素为1而其他元素为0的单位向量。
[0165] 如图12所示,虚拟化模型选择装置1200还可以包括:
[0166] 波束信息接收单元1202,接收用户设备发送的针对所述收发单元虚拟化模型的最 优波束信息;其中,在各个收发单元虚拟化模型的波束向量个数不同的情况下,所述用户设 备针对各收发单元虚拟化模型分别选择所述最优波束信息并反馈;在各个收发单元虚拟化 模型的波束向量个数相同的情况下,所述用户设备从长度为MX 1的码书中选择所述最优 波束信息并反馈;
[0167] 第一矩阵确定单元1203,针对所述收发单元虚拟化模型,根据所述最优波束信息 选择一个或多个波束形成收发单元虚拟化加权矩阵W TXRU。
[0168] 如图12所示,虚拟化模型选择装置1200还可以包括:
[0169] 第二矩阵确定单元1204,至少根据所述垂直方向的同一极化方向上Μ个天线粒子 虚拟的天线端口数V p"t以及所述收发单元虚拟化加权矩阵W TXRU,确定天线端口虚拟化矩阵 WP〇
[0170] 其中,所述第二矩阵确定单元1204具体可以用于:
[0171] 对于第一收发单元虚拟化模型,
[0172] 通过VpOTt计算每个逻辑天线端口对应的收发单元数量和天线粒子数;
[0173] 根据^_获得垂直方向电子下倾角信息,获得相邻天线粒子的相位差Θ ;并计算
[0175] 对于第二收发单元虚拟化模型,
[0176] 根据信道信息Η获取垂直方向的信道信息Hv;以及根据所述H W TXRU进行分解计 算获得中间矩阵,根据所述中间矩阵的前vPOTt列得到w P。
[0177] 对于第三收发单元虚拟化模型,
[0178] 对于L组中的每一组,根据信道信息Η获取垂直方向的信道信息Hv,并根据所述 比和W TXRU进行分解计算获得中间矩阵,根据所述中间矩阵的前V _列得到该组的加权矩阵 r p;
[0179] 由此得到
[0180] 对于第四收发单元虚拟化模型,
[0181] 选择VpOTt个收发单元作为Vp"t个逻辑天线端口; BP
[0182] 由上述实施例可知,根据用户调度类型信息以及垂直方向的同一极化方向上多个 天线粒子虚拟的天线端口数,来选择TXRU虚拟化模型;由此能够自适应地对TXRU虚拟化模 型进行选择。此外,可以获得TXRU虚拟化加权矩阵W TXRU以及天线端口虚拟化矩阵W P,由此 可以更好地应用于大规模Μ頂0系统中。
[0183] 实施例3
[0184] 本发明实施例还提供一种通信系统,与实施例1和2相同的内容不再赘述。图13 是本发明实施例的通信系统的一示意图,如图13所示,所述通信系统1300包括:基站1301 和用户设备1302 ;
[0185] 其中,基站1301确定用户调度类型信息以及垂直方向的同一极化方向上多个天 线粒子虚拟的天线端口数;以及根据所述用户调度类型信息以及所述垂直方向的同一极化 方向上多个天线粒子虚拟的天线端口数,选择收发单元虚拟化模型。
[0186] 本实施例还提供一种基站,配置有如上所述的虚拟化模型选择装置1100或1200。
[0187] 图14是本发明实施例的基站的一构成不意图。如图14所不,基站1400可以包 括:中央处理器(CPU) 200和存储器210 ;存储器210耦合到中央处理器200。其中该存储器 210可存储各种数据;此外还存储信息处理的程序,并且在中央处理器200的控制下执行该 程序。
[0188] 其中,基站1400可以实现如实施例1所述的虚拟化模型选择方法。中央处理器 200可以被配置为实现虚拟化模型选择装置1100或1200的功能;即中央处理器200可以 被配置为进行如下控制:确定用户调度类型信息以及垂直方向的同一极化方向上多个天线 粒子虚拟的天线端口数;以及根据所述用户调度类型信息以及所述垂直方向的同一极化方 向上多个天线粒子虚拟的天线端口数,选择收发单元虚拟化模型。
[0189] 此外,如图14所示,基站1400还可以包括:收发机220和天线230等;其中,上述 部件的功能与现有技术类似,此处不再赘述。值得注意的是,基站1400也并不是必须要包 括图14中所示的所有部件;此外,基站1400还可以包括图14中没有示出的部件,可以参考 现有技术。
[0190] 本发明实施例还提供一种计算机可读程序,其中当在基站中执行所述程序时,所 述程序使得计算机在所述基站中执行实施例1所述的虚拟化模型选择方法。
[0191] 本发明实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质,其中所述计算机可 读程序使得计算机在基站中执行实施例1所述的虚拟化模型选择方法。
[0192] 本发明以上的装置和方法可以由硬件实现,也可以由硬件结合软件实现。本发明 涉及这样的计算机可读程序,当该程序被逻辑部件所执行时,能够使该逻辑部件实现上文 所述的装置或构成部件,或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及 用于存储以上程序的存储介质,如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。
[0193] 以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述,但本领域技术人员应该清楚,这 些描述都是示例性的,并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明 的精神和原理对本发明做出各种变型和修改,这些变型和修改也在本发明的范围内。
[0194] 关于包括以上实施例的实施方式,还公开下述的附记:
[0195] (附记1) 一种天线阵列的虚拟化模型选择装置,所述选择装置包括:
[0196] 信息确定单元,确定用户调度类型信息以及垂直方向的同一极化方向上多个天线 粒子虚拟的天线端口数;
[0197] 模型选择单元,根据所述用户调度类型信息以及所述垂直方向的同一极化方向上 多个天线粒子虚拟的天线端口数,选择收发单元虚拟化模型。
[0198] (附记2)根据附记1所述的选择装置,其中,所述用户调度类型信息包括:单用户 Μ頂0和/或多用户Μ頂Ο ;所述垂直方向的同一极化方向上Μ个天线粒子虚拟的天线端口数 为 VP〇rt;
[0199] 所述模型选择单元用于:在\_为1并且进行单用户ΜΜ0的情况下,选择采用第 一收发单元虚拟化模型;在进行多用户ΜΜ0,或者V p"t等于心_的情况下,选择采用第二收 发单元虚拟化模型;在Vp" t不为1并且不等于Μ _,的情况下,选择采用第三收发单元虚拟 化模型或者第一收发单元虚拟化模型;
[0200] 其中,MTXRU为垂直方向的每列同一极化方向上Μ个天线粒子连接的收发单元数目; 所述第一收发单元虚拟化模型中,每个收发单元连接Κ个天线粒子,K = M/MTXRU;所述第二 收发单元虚拟化模型中,每个收发单元均与Μ个天线粒子连接;所述第三收发单元虚拟化 模型中,M TXRU个收发单元和Μ个天线粒子均被分成L组,每一组内的天线粒子与收发单元进 行全连接。
[0201] (附记3)根据附记1所述的选择装置,其中,所述选择装置还包括:
[0202] 类型确定单元,确定信道和/或信号类型;
[0203] 所述模型选择单元还用于根据所述信道和/或信号类型选择所述收发单元虚拟 化模型。
[0204] (附记4)根据附记3所述的选择装置,其中,所述信道和/或信号类型包括:公共 信道/信号和/或非公共信道/信号;
[0205] 所述模型选择单元还用于:在所述信道和/或信号类型为公共信道/信号的情况 下,选择采用第四收发单元虚拟化模型;其中,所述第四收发单元虚拟化模型中,加权矩阵 支持每列仅有一个元素为1而其他元素为〇的单位向量。
[0206] (附记5)根据附记1所述的选择装置,其中,所述选择装置还包括:
[0207] 波束信息接收单元,接收用户设备发送的针对所述收发单元虚拟化模型的最优波 束信息;其中,在各个收发单元虚拟化模型的波束向量个数不同的情况下,所述用户设备针 对各收发单元虚拟化模型分别选择所述最优波束信息并反馈;在各个收发单元虚拟化模型 的波束向量个数相同的情况下,所述用户设备从长度为MX 1的码书中选择所述最优波束 信息并反馈;
[0208] 第一矩阵确定单元,针对所述收发单元虚拟化模型,根据所述最优波束信息选择 一个或多个波束形成收发单元虚拟化加权矩阵W TXRU。
[0209] (附记6)根据附记5所述的选择装置,其中,所述选择装置还包括:
[0210] 第二矩阵确定单元,至少根据所述垂直方向的同一极化方向上Μ个天线粒子虚拟 的天线端口数V pOTt以及所述收发单元虚拟化加权矩阵W TXRU,确定天线端口虚拟化矩阵WP。
[0211] (附记7)根据附记6所述的选择装置,其中,所述第二矩阵确定单元用于:
[0212] 对于第一收发单元虚拟化模型,
[0213] 通过VpOTt计算每个逻辑天线端口对应的收发单元数量和天线粒子数;
[0214] 根据WTXRU获得垂直方向电子下倾角信息,获得相邻天线粒子的相位差Θ ;并计算
[0215] 由此得到
[0216] (附记8)根据附记6所述的选择装置,其中,所述第二矩阵确定单元用于:
[0217] 对于第二收发单元虚拟化模型,
[0218] 根据信道信息Η获取垂直方向的信道信息Hv;以及根据H WTXRU进行分解计算获 得中间矩阵,根据所述中间矩阵的前VpOTt列得到WP。
[0219] (附记9)根据附记6所述的选择装置,其中,所述第二矩阵确定单元用于:
[0220] 对于第三收发单元虚拟化模型,
[0221] 对于L组中的每一组,根据信道信息Η获取垂直方向的信道信息Hv,并根据H v 和WTXRU进行分解计算获得中间矩阵,根据所述中间矩阵的前得到该组的加权矩阵 r p;
[0222] 由此匕得致 、
,〇
[0223] (附记10)根据附记6所述的选择装置,其中,所述第二矩阵确定单元用于:
[0224] 对于第四收发单元虚拟化模型,
[0225] 选择\_个收发单元作为V p"t个逻辑天线端口; BP
[0226] (附记11) 一种天线阵列的虚拟化模型选择方法,所述选择方法包括:
[0227] 基站确定用户调度类型信息以及垂直方向的同一极化方向上多个天线粒子虚拟 的天线端口数;以及
[0228] 根据所述用户调度类型信息以及所述垂直方向的同一极化方向上多个天线粒子 虚拟的天线端口数,选择收发单元虚拟化模型。
[0229] (附记12)根据附记11所述的选择方法,其中,所述用户调度类型信息包括:单用 户Μπω和/或多用户Μπω;所述垂直方向的同一极化方向上μ个天线粒子虚拟的天线端 口数为
[0230] 在\_为1并且进行单用户Μ頂0的情况下,选择采用第一收发单元虚拟化模型;
[0231] 在进行多用户ΜΙΜ0,或者VpOTt等于Μ _,的情况下,选择采用第二收发单元虚拟化 丰旲型;
[0232] 在Vp"t不为1并且不等于Μ _,的情况下,选择采用第三收发单元虚拟化模型或者 第一收发单元虚拟化模型;
[0233] 其中,MTXRU为垂直方向的每列同一极化方向上Μ个天线粒子连接的收发单元数目; 所述第一收发单元虚拟化模型中,每个收发单元连接Κ个天线粒子,K = M/MTXRU;所述第二 收发单元虚拟化模型中,每个收发单元均与Μ个天线粒子连接;所述第三收发单元虚拟化 模型中,M TXRU个收发单元和Μ个天线粒子均被分成L组,每一组内的天线粒子与收发单元进 行全连接。
[0234] (附记13)根据附记11所述的选择方法,其中,所述选择方法还包括:
[0235] 确定信道和/或信号类型;以及
[0236] 根据所述信道和/或信号类型选择所述收发单元虚拟化模型。
[0237] (附记14)根据附记13所述的选择方法,其中,所述信道和/或信号类型包括:公 共信道/信号和/或非公共信道/信号;
[0238] 在所述信道和/或信号类型为公共信道/信号的情况下,选择采用第四收发单元 虚拟化模型;其中,所述第四收发单元虚拟化模型中,加权矩阵支持每列仅有一个元素为1 而其他元素为〇的单位向量。
[0239] (附记15)根据附记11所述的选择方法,其中,所述选择方法还包括:
[0240] 接收用户设备发送的针对所述收发单元虚拟化模型的最优波束信息;以及
[0241] 针对所述收发单元虚拟化模型,根据所述最优波束信息选择一个或多个波束形成 收发单元虚拟化加权矩阵W TXRU;
[0242] 其中,在各个收发单元虚拟化模型的波束向量个数不同的情况下,所述用户设备 针对各收发单元虚拟化模型分别选择所述最优波束信息并反馈;在各个收发单元虚拟化模 型的波束向量个数相同的情况下,所述用户设备从长度为MX 1的码书中选择所述最优波 束信息并反馈。
[0243] (附记16)根据附记15所述的选择方法,其中,所述选择方法还包括:
[0244] 至少根据所述垂直方向的同一极化方向上Μ个天线粒子虚拟的天线端口数\_以 及所述收发单元虚拟化加权矩阵W TXRU,确定天线端口虚拟化矩阵WP。
[0245] (附记17)根据附记16所述的选择方法,其中,对于第一收发单元虚拟化模型,
[0246] 通过VpOTt计算每个逻辑天线端口对应的收发单元数量和天线粒子数;
[0247] 根据^_获得垂直方向电子下倾角信息,获得相邻天线粒子的相位差Θ ;并计算
[0249] (附记18)根据附记16所述的选择方法,其中,对于第二收发单元虚拟化模型,
[0250] 根据信道信息Η获取垂直方向的信道信息Hv;以及根据Η # W TXRU进行分解计算获 得中间矩阵,根据所述中间矩阵的前VpOTt列得到W P。
[0251] (附记19)根据附记16所述的选择方法,其中,对于第三收发单元虚拟化模型,
[0252] 对于L组中的每一组,根据信道信息Η获取垂直方向的信道信息Hv,并根据H v 和WTXRU进行分解计算获得中间矩阵,根据所述中间矩阵的前得到该组的加权矩阵 r p;
[0253] 由此得到
[0254] (附记20)根据附记16所述的选择方法,其中,对于第四收发单元虚拟化模型,
[0255] 选择\_个收发单元作为V p"t个逻辑天线端口;即
[0256] (附记21) -种通信系统,所述通信系统包括:
[0257] 基站,确定用户调度类型信息以及垂直方向的同一极化方向上多个天线粒子虚拟 的天线端口数;以及根据所述用户调度类型信息以及所述垂直方向的同一极化方向上多个 天线粒子虚拟的天线端口数,选择收发单元虚拟化模型。
【主权项】
1. 一种天线阵列的虚拟化模型选择装置,所述选择装置包括: 信息确定单元,确定用户调度类型信息W及垂直方向的同一极化方向上多个天线粒子 虚拟的天线端口数; 模型选择单元,根据所述用户调度类型信息W及所述垂直方向的同一极化方向上多个 天线粒子虚拟的天线端口数,选择收发单元虚拟化模型。2. 根据权利要求1所述的选择装置,其中,所述用户调度类型信息包括:单用户MIMO 和/或多用户MIMO;所述垂直方向的同一极化方向上M个天线粒子虚拟的天线端口数为 V阳"; 所述模型选择单元用于:在Vpuft为1并且进行单用户MIMO的情况下,选择采用第一收 发单元虚拟化模型;在进行多用户MIM0,或者Vp"t等于M?。的情况下,选择采用第二收发单 元虚拟化模型;在Vp"t不为1并且不等于M ?。的情况下,选择采用第=收发单元虚拟化模 型或者第一收发单元虚拟化模型; 其中,M?。为垂直方向的每列同一极化方向上M个天线粒子连接的收发单元数目;所述 第一收发单元虚拟化模型中,每个收发单元连接K个天线粒子,K = M/M?。;所述第二收发 单元虚拟化模型中,每个收发单元均与M个天线粒子连接;所述第=收发单元虚拟化模型 中,M?。个收发单元和M个天线粒子均被分成L组,每一组内的天线粒子与收发单元进行全 连接。3. 根据权利要求1所述的选择装置,其中,所述选择装置还包括: 类型确定单元,确定信道和/或信号类型; 所述模型选择单元还用于根据所述信道和/或信号类型选择所述收发单元虚拟化模 型。4. 根据权利要求3所述的选择装置,其中,所述信道和/或信号类型包括:公共信道/ 信号和/或非公共信道/信号; 所述模型选择单元还用于:在所述信道和/或信号类型为公共信道/信号的情况下,选 择采用第四收发单元虚拟化模型;其中,所述第四收发单元虚拟化模型中,加权矩阵为每列 仅有一个元素为1而其他元素为0的单位向量。5. 根据权利要求1所述的选择装置,其中,所述选择装置还包括: 波束信息接收单元,接收用户设备发送的针对所述收发单元虚拟化模型的最优波束信 息;其中,在各个收发单元虚拟化模型的波束向量个数不同的情况下,所述用户设备针对各 收发单元虚拟化模型分别选择所述最优波束信息并反馈;在各个收发单元虚拟化模型的波 束向量个数相同的情况下,所述用户设备从长度为MXl的码书中选择所述最优波束信息 并反馈; 第一矩阵确定单元,针对所述收发单元虚拟化模型,根据所述最优波束信息选择一个 或多个波束确定收发单元虚拟化加权矩阵W?。。6. 根据权利要求5所述的选择装置,其中,所述选择装置还包括: 第二矩阵确定单元,至少根据所述垂直方向的同一极化方向上M个天线粒子虚拟的天 线端口数W及所述收发单元虚拟化加权矩阵W ?。,确定天线端口虚拟化矩阵Wp。7. 根据权利要求6所述的选择装置,其中,所述第二矩阵确定单元用于: 对于第一收发单元虚拟化模型, 通过Vp"t计算每个逻辑天线端口对应的收发单元数量和天线粒子数拟及根据W ?。获 得垂直方向电子下倾角信息,并获得相邻天线粒子的相位差0 ;并且计算或由此得到对于第二收发单元虚拟化模型, 根据信道信息H获取垂直方向的信道信息Hv; W及根据所述H V和W ?。进行分解计算获 得中间矩阵,根据所述中间矩阵的前Vpnrt列得到W P; 对于第=收发单元虚拟化模型, 对于L组中的每一组,根据信道信息H获取垂直方向的信道信息Hv,并根据所述Hv和 W?。进行分解计算获得中间矩阵,根据所述中间矩阵的前V PUtt列得到该组的加权矩阵W P'; 由此得3对于第四收发单元虚拟化模型, 选择Vp"t个收发单元作为V PMt个逻辑天线端口;即O8. -种天线阵列的虚拟化模型选择方法,所述选择方法包括: 基站确定用户调度类型信息W及垂直方向的同一极化方向上多个天线粒子虚拟的天 线端口数;W及 根据所述用户调度类型信息W及所述垂直方向的同一极化方向上多个天线粒子虚拟 的天线端口数,选择收发单元虚拟化模型。9. 根据权利要求8所述的选择方法,其中,所述选择方法还包括: 确定信道和/或信号类型;W及 根据所述信道和/或信号类型选择所述收发单元虚拟化模型。10. -种通信系统,所述通信系统包括: 基站,确定用户调度类型信息W及垂直方向的同一极化方向上多个天线粒子虚拟的天 线端口数;W及根据所述用户调度类型信息W及所述垂直方向的同一极化方向上多个天线 粒子虚拟的天线端口数,选择收发单元虚拟化模型。
【文档编号】H04B7/10GK105991172SQ201510084007
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月16日
【发明人】宋磊, 王昕
【申请人】富士通株式会社
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