用于三维波束成形的方法和装置制造方法

用于三维波束成形的方法和装置制造方法
【专利摘要】本公开的实施例提供了用于三维波束成形的方法和装置。该方法可以包括：基于垂直参考信号来将垂直虚拟天线端口映射到物理天线端口，以获得映射的垂直参考信号；将映射的垂直参考信号传送到用户设备；从用户设备接收倾斜指示符，其中在用户设备处基于映射的垂直参考信号来获得倾斜指示符；基于接收到的倾斜指示符来确定倾斜向量，其中倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对业务数据的调整；以及利用倾斜向量来调整业务数据。
【专利说明】用于三维波束成形的方法和装置

【技术领域】
[0001] 本发明的实施例一般地涉及通信技术。且更具体地，本发明的实施例涉及用于三 维波束成形的方法和装置。

【背景技术】
[0002] 通常，使用波束成形的无线通信系统利用多个发射和/或接收天线以及信号处理 来创建固定的或自适应的发射和/或接收波束图案。波束图案可以具有产生与单向发射和 /或接收天线相比的性能改善的定向性质。波束图案的使用可以产生优于使用单向发射和 /或接收天线的无线通信系统的发射/接收增益。因此，波束成形可以有助于增加小区覆盖 范围，并且提高小区边缘频谱效率。
[0003] 根据现有的波束成形解决方案，通常在垂直方面更上提供固定的下倾角，S卩，针对 小区中的每个用户设备（UE)在垂直方向上提供固定波束。这样的解决方案在垂直方向上 固定波束成形权重，在垂直方向上产生更好并且更窄的波束，因此可以减少与邻居小区的 干扰，并且在一定程度上提高系统吞吐量。
[0004] 然而，虽然固定的下倾角的解决方案可以在一定程度上提高小区吞吐量，但是天 线的辐射图案的主瓣在小区内可能仅在特定方向上指向UE，但是对于偏离特定方向的其他 UE，接收功率将显著降低。此外，利用垂直方向上的固定波束的解决方案可能具有对在垂直 方向上在邻居小区之间的干扰协调以及波束调度的负面影响。
[0005] 鉴于上述问题，需要找到一种三维（3D)波束成形的解决方案以在调整波束的水 平方向的同时调整波束的垂直方向，以使得波束在垂直方向和水平方向二者上有效地跟踪 UE。


【发明内容】

[0006] 本发明提出了用于三维波束成形的解决方案。具体地，本发明提供了一种可以在 垂直方向和水平方向二者上有效地跟踪UE的用于3D波束成形的方法和装置。
[0007] 根据本发明的实施例的第一方面，本发明的实施例提供了一种用于三维波束成形 的方法。该方法可以包括：基于垂直参考信号（RS)来将垂直虚拟天线端口映射到物理天线 端口，以获得映射的垂直参考信号；将映射的垂直参考信号传送到用户设备；从用户设备 接收倾斜指示符，其中在用户设备处基于映射的垂直参考信号来获得倾斜指示符；基于接 收到的倾斜指示符来确定倾斜向量，其中倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对业务数据的调 整；以及利用倾斜向量来调整业务数据。
[0008] 根据本发明的实施例的第二方面，本发明的实施例提供了一种用于三维波束成形 的方法。该方法可以包括：从基站接收映射的垂直参考信号（RS);基于映射的垂直参考信 号来获得垂直信道信息；基于垂直信道信息来确定倾斜向量，其中倾斜向量指示在天线垂 直倾斜中对于业务数据的调整；以及向基站发送指示倾斜向量的倾斜指示符。
[0009] 根据本发明的实施例的第三方面，本发明的实施例提供了一种用于三维波束成形 的装置。该装置可以包括：垂直映射单元，配置为基于垂直参考信号（RS)来将垂直虚拟天 线端口映射到物理天线端口，以获得映射的垂直参考信号；垂直RS传送单元，配置为将映 射的垂直参考信号传送到用户设备；第一接收单元，配置为从用户设备接收倾斜指示符，其 中在用户设备处基于映射的垂直参考信号来获得倾斜指示符；第一确定单元，配置为基于 接收到的倾斜指示符来确定倾斜向量，其中倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对业务数据的 调整；以及调整单元，配置为利用倾斜向量来调整业务数据。
[0010] 根据本发明的实施例的第四方面，本发明的实施例提供了一种用于三维波束成形 的装置。该装置可以包括：第一接收单元，配置为从基站接收映射的垂直参考信号（RS);第 一获得单元，配置为基于映射的垂直参考信号来获得垂直信道信息；第一确定单元，配置为 基于垂直信道信息来确定倾斜向量，其中倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对业务数据的调 整；以及第一发送单元，配置为向基站发送指示倾斜向量的倾斜指示符。
[0011]当结合附图理解阅读时，从以下对具体实施例的描述，本发明的实施例的其他特 征和优点将是显而易见的，附图通过示例的方式图示了本发明的实施例的原理。

【专利附图】

【附图说明】
[0012] 本发明的实施例在示例的意义上呈现，并且以下将更具体地参考附图来说明其优 点，在附图中：
[0013] 图1A图示了根据本发明的实施例的3D波束成形的示意图；
[0014] 图1B图示了根据本发明的实施例的3D波束成形的垂直示图的示意图；
[0015] 图2图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的方法200的流程图；
[0016] 图3图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的方法300的流程图；
[0017] 图4图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的方法400的流程图；
[0018] 图5图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的方法500的流程图；
[0019] 图6图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的装置600的框图；
[0020] 图7图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的装置700的框图；以及
[0021] 图8图示了根据本发明的实施例的执行3D波束成形的系统800的框图。
[0022] 在附图中，相同或类似的附图标记指示相同或类似的元件。

【具体实施方式】
[0023] 参考附图详细描述本发明的各种实施例。附图中的流程图和框图图示了根据本发 明的实施例的装置、方法以及可由计算机程序产品执行的架构、功能和操作。在这方面，流 程图中的每个框或框可以表示模块、程序或代码的一部分，其包含用于执行特定逻辑功能 的一个或多个可执行指令。应当注意，在一些替代中，框中所指示的功能可以以与在附图中 图示的顺序不同的顺序发生。例如，连续示出的两个框实际上可以基本上并行地或以相反 的顺序执行，这取决于相关的功能。还应当注意，框图和/或流程图中的每个框及其组合可 以通过用于执行特定功能/操作的专用的基于硬件的系统来实现、或者通过专用硬件和计 算机指令的组合来实现。
[0024] 将关于在诸如第三代合作伙伴计划（3GPP)长期演进（LTE)和无线蜂窝网络的特 定上下文中的实施例来描述本发明。然而，本发明还可以应用于其他无线通信系统，诸如 3GPP高级LTE、全球微波接入互操作（WiMAX)、通用移动电信系统（UMTS)和其他无线通信系 统。
[0025] 在这样的无线通信系统中，用户设备（UE)可以是基站的覆盖范围内的终端、 移动终端（MT)、订户站（SS)、便携式订户站（PSS)、移动站（MS)、接入终端（AT)或覆盖 (overlay)低功率节点（包括微微小区基站、中继站、毫微微小区基站），并且可以包括UE、 终端、MT、SS、PSS、MS或AT的一些或全部功能。基站（BS)可以是基站收发信台（BTS)、接 入点（AP)、接入网络（AN)、节点B(NodeB或NB)、演进型节点B(eN 〇deB或eNB)或任何其他 适当的设备。
[0026] 在无线蜂窝网络中，3D波束成形可以在基站处提供天线垂直倾斜。通常，3D波束 成形允许在垂直平面中生成具有不同主瓣指向角的天线波束。通常，天线垂直倾斜有助于 控制基站的覆盖范围以及相邻基站之间的干扰。增加基站天线的垂直倾斜通常减小小区的 覆盖脚印（footprint)以及对相邻小区的干扰和来自相邻小区的干扰。用于数据服务的小 区的容量/吞吐量在很大程度上可以是由在小区内的用户之间的干扰（小区内干扰）以及 来自相邻小区的干扰（小区间干扰）的水平确定的。
[0027] 3D波束成形可以用于向BS提供用户特定的天线垂直倾斜。通过针对小区中的具 体UE定制高功率数据信号的倾斜角，UE可以从BS接收更强的信号。此外，对该小区或相 邻小区中的其他UE的干扰可以被减少，提高了对于UE的总体信干比，并且因此提高了系统 的吞吐量和容量。该效果可能对在小区边缘处的UE特别突出，因为该UE受到来自相邻小 区的更严重的干扰。
[0028] 首先参考图1A，图1A图示了根据本发明的实施例的3D波束成形的示意图。在实 施例中，BS管理小区，并且在该小区中存在两个UE，S卩，UE1102和UE2103。BS具有平面阵 列101，通过该平面阵列发出两个波束，即用于UE1的波束104和用于UE2的波束105。两 个波束是根据用于执行本发明的3D波束成形的方法来生成的。具体地，可以在天线垂直倾 斜中关于UE1 102来调整用于UE1的波束104的垂直方向，并且可以在天线垂直倾斜中关 于UE2 103来调整用于UE2的波束105的垂直方向。
[0029] 图1B图示了根据本发明的实施例的在图1A中示出的3D波束成形的垂直示图的 示意图。在垂直视图中可以看到，因为在天线垂直倾斜中对用于UE1的波束的垂直方向的 调整不同于在天线垂直倾斜中对用于UE2的波束的垂直方向的调整，所以用于UE1 102的 波束和用于UE2 103的波束是不同的。
[0030] 图1A和图1B示出了根据本发明的实施例的3D波束成形提供的用户特定的天线 垂直倾斜。通过在小区中分别针对UE1和UE2定制业务数据的倾斜度，UE1和UE2可以分 别从BS接收更强的信号。
[0031] 应当注意，根据本发明的其他实施例，通信系统中的小区可以包括与BS进行通信 的一个或多个UE。因此，在小区中可以存在若干UE，如图1A和图1B所示。图1A和图1B 中所示的UE1 102和UE2 103仅仅是示例而不是限制。
[0032] 现在参考图2,图2图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形方法200 的流程图。根据本发明的实施例，用于执行3D波束成形的通信系统可以是UMTS系统、LTE 系统等。根据本发明的实施例，该方法200可以由例如发射机、基站、基站控制器（BSC)、网 关、中继器、服务器或任何其他适当的设备来执行。
[0033] 在方法200开始之后，在步骤S201，基于垂直参考信号来将垂直虚拟天线端口映 射到物理天线端口，以获得映射的垂直参考信号。
[0034] 根据本发明的实施例，映射的垂直参考信号可以基于垂直参考信号和预定义的垂 直虚拟权重来获得。在一些实施例中，垂直虚拟化权重可以被选择为使得每个垂直虚拟天 线端口的半功率波束宽度被最大化。
[0035] 在将垂直虚拟天线端口映射到物理天线端口之后，可以从基站向UE传送映射的 垂直参考信号以获得倾斜指示符。该步骤在步骤S202中示出，其中，映射的垂直参考信号 被传送到UE。UE可以是小区中的由BS服务的特定UE(例如，图1A示出的UE1 102)，并且 可以在天线垂直倾斜中调整用于UE的波束（例如，用于UE1的波束104)。根据本发明的实 施例，在接收到映射的垂直参考信号之后，UE可以确定指示在天线垂直倾斜中对业务数据 的调整的倾斜向量，并且向BS发送可以指示所确定的倾斜向量的倾斜指示符。因此，在步 骤S203,从用户设备接收倾斜指示符。然后，在步骤S204,基于接收到的倾斜指示符来确定 倾斜向量。在步骤S205,利用倾斜向量来调整业务数据。在调整之后，已经执行了天线垂直 倾斜；相应地，已经相对于特定UE，例如UE1 102,调整了垂直波束。
[0036] 根据本发明的实施例，除了步骤S201-S205,如图2所示的方法可以进一步包括 以下步骤：基于水平参考信号来将水平虚拟天线端口映射到物理天线端口，以获得映射的 水平参考信号；以及向用户设备传送映射的水平参考信号。在一些实施例中，映射的垂直 参考信号的传输可以正交于映射的水平参考信号的传输。在一些实施例中，与各个垂直虚 拟天线端口相对应的映射的垂直参考信号的传输是正交的，并且与各个水平虚拟天线端口 相对应的映射的水平参考信号的传输是正交的。根据本发明的实施例，可以通过频分复用 (FDM)、时分复用（TDM)、码分复用（CDM)和/或本领域中其他适当技术来实现正交性。应当 注意，描述上述示例是用于说明而不是限制。
[0037] 根据本发明的实施例，除了步骤S201-S205,如图2所示的方法可以进一步包括以 下步骤：从用户设备接收信道质量指示符；基于接收到的信道质量指示符来获得信道质量 度量；以及基于信道质量度量来选择用于业务数据传输的调制和编码方案。在一些实施例 中，在对用于业务数据传输的调制和编码方案的选择期间，可以基于预定义的水平虚拟化 权重、获得的信道质量度量和倾斜向量来计算候选信道质量度量；可以用候选信道质量度 量来更新信道质量度量；以及可以基于更新的信道质量度量来确定用于业务数据传输的调 制和编码方案。
[0038] 现在参考图3,图3图示了根据本发明的实施例的用于执行3D波束成形的方法 300的流程图。方法300可以被认为是以上关于图2描述的方法200的实施例。在方法300 的以下描述中，可选地，映射的水平参考信号被可选地获得并且被传送到UE，并且可以例如 基于从UE反馈的信道质量度量选择的调制和编码方案（MCS)来可选地编码和调制业务数 据。然而，应当注意，这仅仅是出于说明本发明的原理的目的而不是限制其范围的目的。
[0039] 在方法300开始之后，在步骤S301，基于垂直参考信号来将垂直虚拟天线端口映 射到物理天线端口，以获得映射的垂直参考信号。
[0040] 根据本发明的实施例，还被简称为天线端口（AP)的物理天线端口可以包括一个 或多个物理天线元件。对于虚拟天线端口（VAP)，可以存在两种类型，一种是水平VAP，另一 种是垂直VAP。例如，如果配置了 P乘Q个天线端口，那么可以存在P个垂直VAP和Q个水 平VAP。垂直VAP到AP的映射可以以若干方式来进行。在本发明的实施例中，可以基于垂 直参考信号和预定义的垂直虚拟权重来获得映射的垂直参考信号。例如，映射可以通过使 与垂直VAP相关联的参考信号乘以预定义的垂直虚拟权重来进行。
[0041] 应当注意，在本公开中，"参考信号（RS)"可以指参考信号序列。也就是说，在本发 明的实施例中，参考信号可以是参考信号的序列或参考信号序列，并且参考信号可以是参 考信号的若干序列或若干参考信号序列。
[0042] 关于垂直VAP，可以存在与之相关联的垂直参考信号序列。将与第p个垂直VAP 相关联的垂直参考信号序列表示为α"(0)，⑴，...，-I)，P = 〇, 1，...， Ρ-l，映射可以由下式给出：
[0043]

【权利要求】
1. 一种用于三维（3D)波束成形的方法，包括： 基于垂直参考信号（RS)来将垂直虚拟天线端口映射到物理天线端口，以获得映射的 垂直参考信号； 将所述映射的垂直参考信号传送到用户设备； 从所述用户设备接收倾斜指示符，其中在所述用户设备处基于所述映射的垂直参考信 号来获得所述倾斜指示符； 基于接收到的所述倾斜指示符来确定倾斜向量，其中所述倾斜向量指示在天线垂直倾 斜中对业务数据的调整；以及 利用所述倾斜向量来调整业务数据。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中基于垂直参考信号来将垂直虚拟天线端口映射到 物理天线端口以获得映射的垂直参考信号包括： 基于所述垂直参考信号和预定义的垂直虚拟化权重来获得所述映射的垂直参考信号。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述垂直虚拟化权重被选择为使得每个垂直虚拟 天线端口的半功率波束宽度被最大化。
4. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括： 基于水平参考信号来将水平虚拟天线端口映射到物理天线端口，以获得映射的水平参 考信号；以及 将所述映射的水平参考信号传送到用户设备。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中所述映射的垂直参考信号的传输正交于所述映射 的水平参考信号的传输，其中与各个垂直虚拟天线端口相对应的所述映射的垂直参考信号 的传输是正交的，并且其中与各个水平虚拟天线端口相对应的所述映射的水平参考信号的 传输是正交的。
6. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括： 从所述用户设备接收信道质量指示符； 基于接收到的所述信道质量指示符来获得信道质量度量；以及 基于所述信道质量度量来选择用于业务数据传输的调制和编码方案。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中基于所述信道质量度量来选择用于业务数据传输 的调制和编码方案包括： 基于预定义的水平虚拟化权重、获得的所述信道质量度量和所述倾斜向量来计算候选 信道质量度量； 利用所述候选信道质量度量来更新所述信道质量度量；以及 基于更新的所述信道质量度量来确定用于业务数据传输的调制和编码方案。
8. -种用于三维（3D)波束成形的方法，包括： 从基站接收映射的垂直参考信号（RS); 基于所述映射的垂直参考信号来获得垂直信道信息； 基于所述垂直信道信息来确定倾斜向量，其中所述倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对 于业务数据的调整；以及 向所述基站发送指示所述倾斜向量的倾斜指示符。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中基于所述映射的垂直参考信号来获得垂直信道信 息包括： 获得垂直参考信号，所述垂直参考信号与在所述基站处的垂直虚拟天线端口到物理天 线端口的映射中使用的那些垂直参考信号相同；以及 基于所述映射的垂直参考信号和所述垂直参考信号来估计所述垂直信道信息。
10. 根据权利要求8所述的方法，进一步包括： 从所述基站接收映射的水平参考信号； 基于所述映射的水平参考信号获得水平信道信息； 基于所述水平信道信息来确定信道质量度量，其中所述信道质量度量指示在所述基站 和所述用户设备之间的信道的质量；以及 向所述基站发送指示所述信道质量度量的信道质量指示符。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中基于所述垂直信道信息和所述水平信道信息来 确定信道质量度量包括： 从所述基站接收预定义的水平虚拟化权重； 基于所述预定义的水平虚拟化权重、获得的所述信道质量度量和所述倾斜向量来计算 候选信道质量度量；以及 利用所述候选信道质量度量来更新所述信道质量度量。
12. -种用于三维（3D)波束成形的装置，包括： 垂直映射单元，所述垂直映射单元被配置为基于垂直参考信号（RS)来将垂直虚拟天 线端口映射到物理天线端口，以获得映射的垂直参考信号； 垂直RS传送单元，所述垂直RS传送单元被配置为将所述映射的垂直参考信号传送到 用户设备； 第一接收单元，所述第一接收单元被配置为从所述用户设备接收倾斜指示符，其中在 所述用户设备处基于所述映射的垂直参考信号来获得所述倾斜指示符； 第一确定单元，所述第一确定单元被配置为基于接收到的所述倾斜指示符来确定倾斜 向量，其中所述倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对业务数据的调整；以及 调整单元，所述调整单元被配置为利用所述倾斜向量来调整业务数据。
13. 根据权利要求12所述的装置，其中所述垂直映射单元包括： 第一获得单元，所述第一获得单元被配置为基于所述垂直参考信号和预定义的垂直虚 拟化权重来获得所述映射的垂直参考信号。
14. 根据权利要求13所述的装置，其中所述垂直虚拟化权重被选择为使得每个垂直虚 拟天线端口的半功率波束宽度被最大化。
15. 根据权利要求12所述的装置，进一步包括： 水平映射单元，所述水平映射单元被配置为基于水平参考信号来将水平虚拟天线端口 映射到物理天线端口，以获得映射的水平参考信号；以及 水平RS传送单元，所述RS传送单元被配置为将所述映射的水平参考信号传送到用户 设备。
16. 根据权利要求15所述的装置，其中所述映射的垂直参考信号的传输正交于所述映 射的水平参考信号的传输，其中与各个垂直虚拟天线端口相对应的所述映射的垂直参考信 号的传输是正交的，并且其中与各个水平虚拟天线端口相对应的所述映射的水平参考信号 的传输是正交的。
17. 根据权利要求12所述的装置，进一步包括： 第二接收单元，所述第二接收单元被配置为从所述用户设备接收信道质量指示符； 第二获得单元，所述第二获得单元被配置为基于接收到的所述信道质量指示符来获得 信道质量度量；以及 选择单元，所述选择单元被配置为基于所述信道质量度量来选择用于业务数据传输的 调制和编码方案。
18. 根据权利要求17所述的装置，其中所述选择单元包括： 计算单元，所述计算单元被配置为基于预定义的水平虚拟化权重、获得的所述信道质 量度量和所述倾斜向量来计算候选信道质量度量； 更新单元，所述更新单元被配置为利用所述候选信道质量度量来更新所述信道质量度 量；以及 第二确定单元，所述第二确定单元被配置为基于更新的所述信道质量度量来确定用于 业务数据传输的调制和编码方案。
19. 一种用于三维（3D)波束成形的装置，包括： 第一接收单元，所述第一接收单元被配置为从基站接收映射的垂直参考信号（RS); 第一获得单元，所述第一获得单元被配置为基于所述映射的垂直参考信号来获得垂直 信道信息； 第一确定单元，所述第一确定单元被配置为基于所述垂直信道信息来确定倾斜向量， 其中所述倾斜向量指示在天线垂直倾斜中对于业务数据的调整；以及 第一发送单元，所述第一发送单元被配置为向所述基站发送指示所述倾斜向量的倾斜 指示符。
20. 根据权利要求19所述的装置，其中所述第一获得单元包括： 垂直RS获得单元，所述垂直RS获得单元被配置为获得垂直参考信号，所述垂直参考信 号与在所述基站处的垂直虚拟天线端口到物理天线端口的映射中使用的那些垂直参考信 号相同；以及 估计单元，所述估计单元被配置为基于所述映射的垂直参考信号和所述垂直参考信号 来估计所述垂直信道信息。
21. 根据权利要求19所述的装置，进一步包括： 第二接收单元，所述第二接收单元被配置为从所述基站接收映射的水平参考信号； 第二获得单元，所述第二获得单元被配置为基于所述映射的水平参考信号获得水平信 道信息； 第二确定单元，所述第二确定单元被配置为基于所述水平信道信息来确定信道质量度 量，其中所述信道质量度量指示在所述基站和所述用户设备之间的信道的质量；以及 向所述基站第二发送指示所述信道质量度量的信道质量指示符。
22. 根据权利要求21所述的装置，其中所述第二确定单元包括： 第三接收单元，所述第三接收单元被配置为从所述基站接收预定义的水平虚拟化权 重； 计算单元，所述计算单元被配置为基于所述预定义的水平虚拟化权重、获得的所述信 道质量度量和所述倾斜向量来计算候选信道质量度量；以及 更新单元，所述更新单元被配置为利用所述候选信道质量度量来更新所述信道质量度 量。
【文档编号】H01Q3/26GK104254946SQ201280071948
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2012年6月8日 优先权日:2012年6月8日
【发明者】张煜, 雷鸣 申请人:日电（中国）有限公司