波束赋形处理方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种波束赋形处理方法及装置，该方法包括：向用户终端发送多个由天线振子级别的波束赋形权值赋形的测量信号；根据用户终端依据测量信号反馈的反馈结果，从多个波束赋形权值中确定一个优选波束赋形权值；根据确定的优选波束赋形权值对通信信号进行波束赋形处理，通过本发明，解决了现有技术所存在的如何获得振子级别的波束赋形权值，以及如何在不增加测量信号占用资源，以及成本和复杂度的情况下获得振子级别的波束赋形权值的问题，进而达到了通过获得振子级别的波束赋形，从而大大增加波束赋形技术的增益以及灵活性的效果。
【专利说明】波束赋形处理方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种波束赋形处理方法及装置。
【背景技术】
[0002]波束赋形是一种信号处理技术，它基于自适应天线原理，图1是相关技术中波束赋形原理示意图，如图1所示，利用天线阵列通过先进的信号处理算法分别对各天线单元做加权处理，使阵列实时对准有用信号方向，而在干扰方向形成零点以抑制干扰信号。进而提高信噪比，提升系统性能，增加系统的覆盖范围。
[0003]在相关技术中，波束赋形中使用的天线，是无源天线，图2是相关技术中基于多根无源天线的波束赋形的示意图，如图2所示，对波束赋形技术的处理，主要是基于多根在空间中排列成某种结构(例如线性阵列或者平面阵列)的物理天线来实施，其赋形过程(信号处理过程)通常由无线通信系统的基带处理单元完成，由射频天线单元将信号以高频率无线电波的形式发射出去。
[0004]图3是相关技术中用于波束赋形的无源天线的结构示意图，如图3所示，每一根物理天线包含有一定数量的天线振子，物理天线内所有的天线振子公用一套馈电网络，这样一根物理天线的方向图(波束)就是固定的，为了实现波束赋形，需要多根物理天线，并给予不同幅度和相位的激励，以电磁波组合叠加的方式实现波束的控制。
[0005]图4是相关技术中用于波束赋形的有源天线的结构示意图，如图4所示，物理天线内部每个天线振子都有自己独立的馈电单元，进而每个振子辐射的电磁波的幅度和相位可调，因此，每根独立天线辐射的方向图(波束)是可以改变的，从而大大增强了波束赋形的灵活性。
[0006]不管是采用无源天线还是采用有源天线来进行波束赋形，波束赋形权值的获取是实现波束赋形技术的关键，最优的波束赋形权值需要匹配无线信道的空间特征，传统的方法是发射侧由多根物理天线预先发射一种不附加任何权值的测量信号，接收侧测量该信号获得无线信道的空间特征，然后将这一特征量化并反馈给发射侧，发射侧由此获得波束赋形的权值。但此方法只能获得物理天线层面的权值，而无法获得物理天线中每个振子的权值，这是因为每根物理天线上预发射的测量信号，是该天线内多个天线振子发射信号的叠力口，进而不可能测量到每个天线振子独立的空间特征，在传统的无源天线中，由于内部振子不可调，获得振子级别的信道特征是没有意义的，但在有源天线中，为了最大程度的发挥每个振子赋形的能力，获得每个振子的赋形权值，就必须获得振子级别的信道空间特征。
[0007]因此，在相关技术中，存在如何获得振子级别的波束赋形权值，以及如何在不增加测量信号占用资源，以及成本和复杂度的情况下获得振子级别的波束赋形权值的问题。
【发明内容】
[0008]本发明提供了一种波束赋形处理方法及装置，以至少解决现有技术所存在的如何获得振子级别的波束赋形权值，以及如何在不增加测量信号占用资源，以及成本和复杂度的情况下获得振子级别的波束赋形权值的问题。
[0009]根据本发明的一个方面，提供了一种波束赋形处理方法，包括:向用户终端发送多个由天线振子级别的波束赋形权值赋形的测量信号；根据所述用户终端依据所述测量信号反馈的反馈结果，从多个波束赋形权值中确定一个优选波束赋形权值；根据确定的所述优选波束赋形权值对通信信号进行波束赋形处理。
[0010]优选地，根据所述用户终端依据所述测量信号反馈的反馈结果，从所述至少两个测量信号所对应的至少两个波束赋形权值中确定一个优选波束赋形权值包括:将所述至少两个波束赋形权值按级分组，其中，上一级分组中的波束赋形权值对应下一级分组中的一个或多个波束赋形权值，并且，下一级分组优选于上一级分组；根据所述用户终端依据所述测量信号反馈的反馈结果，确定所述优选波束赋形权值所属的下一级分组；根据所述用户终端依据所述测量信号反馈的反馈结果，从确定的所述下一级分组中的一个或多个波束赋形权值中选择所述优选波束赋形权值。
[0011]优选地，根据确定的所述优选波束赋形权值对所述通信信号进行波束赋形处理包括:将基带处理单元中无线链路调制解调单元的数目与射频处理单元中的所有天线振子数目进行比较；根据比较结果，确定对所述通信信号进行波束赋形处理的波束赋形方式；根据确定的所述优选波束赋形权值，以及所述波束赋形方式，对所述通信信号进行波束赋形处理。
[0012]优选地，所述波束赋形方式包括以下至少之一:由基带处理单元完成波束赋形操作；由基带处理单元完成物理天线的波束赋形操作之后，由射频处理单元完成每根物理天线内天线振子的波束赋形操作；将天线振子进行分组，由基带处理单元完成每组天线振子的波束赋形操作之后，由射频处理单元完成每组天线振子内的波束赋形操作。
[0013]优选地，根据确定的所述优选波束赋形权值对通信信号进行波束赋形处理包括:对具有相同所述优选波束赋形权值的用户共同进行波束赋形处理。
[0014]根据本发明的另一方面，提供了一种波束赋形处理装置，包括:发送模块，用于向用户终端发送多个由天线振子级别的波束赋形权值赋形的测量信号；确定模块，用于根据所述用户终端依据所述测量信号反馈的反馈结果，从多个波束赋形权值中确定一个优选波束赋形权值；处理模块，用于根据确定的所述优选波束赋形权值对通信信号进行波束赋形处理。
[0015]优选地，所述确定模块包括:分组单元，用于将所述多个波束赋形权值按级分组，其中，上一级分组中的波束赋形权值对应下一级分组中的一个或多个波束赋形权值，并且，上一级分组优选于下一级分组；第一确定单元，用于根据所述用户终端依据所述测量信号反馈的反馈结果，确定所述优选波束赋形权值所属的下一级分组；选择单元，用于根据所述用户终端依据所述测量信号反馈的反馈结果，从确定的所述下一级分组中的一个或多个波束赋形权值中选择所述优选波束赋形权值。
[0016]优选地，所述处理模块包括:比较单元，用于将基带处理单元中无线链路调制解调单元的数目与射频处理单元中的所有天线振子数目进行比较；第二确定单元，根据比较结果，确定对所述通信信号进行波束赋形处理的波束赋形方式；第一处理单元，用于根据确定的所述优选波束赋形权值，以及所述波束赋形方式，对所述通信信号进行波束赋形处理。
[0017]优选地，所述第一处理单元，用于通过以下所述波束赋形方式至少之一对所述通信信号进行波束赋形处理:由基带处理单元完成波束赋形操作；由基带处理单元完成物理天线的波束赋形操作之后，由射频处理单元完成每根物理天线内天线振子的波束赋形操作；将天线振子进行分组，由基带处理单元完成每组天线振子的波束赋形操作之后，由射频处理单元完成每组天线振子内的波束赋形操作。
[0018]优选地，所述处理模块包括:第二处理单元，用于对具有相同所述优选波束赋形权值的用户共同进行波束赋形处理。
[0019]通过本发明，采用向用户终端发送多个由天线振子级别的波束赋形权值赋形的测量信号；根据所述用户终端依据所述测量信号反馈的反馈结果，从多个波束赋形权值中确定一个优选波束赋形权值；根据确定的所述优选波束赋形权值对通信信号进行波束赋形处理，解决了现有技术所存在的如何获得振子级别的波束赋形权值，以及如何在不增加测量信号占用资源，以及成本和复杂度的情况下获得振子级别的波束赋形权值的问题，进而达到了通过获得振子级别的波束赋形，从而大大增加波束赋形技术的增益以及灵活性的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0021]图1是相关技术中波束赋形原理示意图；
[0022]图2是相关技术中基于多 根无源天线的波束赋形的示意图；
[0023]图3是相关技术中用于波束赋形的无源天线的结构示意图；
[0024]图4是相关技术中用于波束赋形的有源天线的结构示意图；
[0025]图5是根据本发明实施例的波束赋形处理方法的流程图；
[0026]图6是根据本发明实施例的利用多根有源天线实现三维波束赋形的示意图；
[0027]图7是根据本发明实施例的波束赋形处理装置的结构框图；
[0028]图8是根据本发明实施例的波束赋形处理装置中确定模块74的优选结构框图；
[0029]图9是根据本发明实施例的波束赋形处理装置中处理模块76的优选结构框图
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[0030]图10是根据本发明实施例的波束赋形处理装置中处理模块76的优选结构框图
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[0031]图11是相关技术中基于有源天线进行波束赋形的无线通信节点设备的结构示意图；
[0032]图12是根据本发明实施例的波束赋形流程的示意图；
[0033]图13是根据本发明实施例的不同权值中权值的对应关系示意图；
[0034]图14是根据本发明实施例的基带调制解调单元数等于射频总天线振子数的结构示意图；
[0035]图15是根据本发明实施例的基带调制解调单元数大于物理天线且小于射频总天线振子数的结构示意图。
【具体实施方式】[0036]下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0037]在本实施例中提供了一种波束赋形处理方法，图5是根据本发明实施例的波束赋形处理方法的流程图，如图5所示，该流程包括如下步骤:
[0038]步骤S502，向用户终端发送多个由天线振子级别的波束赋形权值赋形的测量信号;
[0039]步骤S504，根据用户终端依据测量信号反馈的反馈结果，从多个波束赋形权值中确定一个优选波束赋形权值，其中，该多个波束赋形权值是与上述多个测量信号对应的多个波束赋形权值；
[0040]步骤S506，根据确定的该优选波束赋形权值对通信信号进行波束赋形处理。
[0041]通过上述步骤，由天线振子级别的波束赋形权值对测量信号进行波束赋形，从而根据用户终端所反馈的结果确定要对通信信号进行波束赋形的波束赋形权值，相对于现有技术仅通过向用户终端发送测量信号，而后根据反馈过来的特征量获得波束赋形的权值，只能获得物理天线层面的权值，因此，不仅解决了现有技术中不能获得振子级别的信道空间特征，而且，通过获得振子级别的波束赋形，从而大大增加波束赋形技术的增益以及灵活性，以及为如何在不增加测量信号占用资源，以及成本和复杂度的情况下获得振子级别的波束赋形权值提供了可能。
[0042]在根据用户终端依据测量信号反馈的反馈结果，从至少两个测量信号所对应的至少两个波束赋形权值中确定一个优选波束赋形权值时，可以采用多种处理方式，例如，可以直接对波束赋形权值(以下简称“权值”)集合中的各个权值分别对测量信号进行赋形，而后根据终端设备依据对测量信号进行测量所反馈的结果，从各个权值中一一进行比较，选择较优的权值，当然，采用这样的处理方式，所进行的比较较为繁杂，因而操作较为繁杂，处理效率较低。在此处提供了一种较优的处理方式:首先，将上述多个波束赋形权值按级分组，其中，上一级分组中的波束赋形权值对应下一级分组中的一个或多个波束赋形权值，并且，下一级分组优选于上一级分组中的波束赋形权值；根据用户终端依据测量信号反馈的反馈结果，确定优选波束赋形权值所属的下一级分组；根据用户终端依据测量信号反馈的反馈结果，从该下一级分组中的一个或多个波束赋形权值中选择优选波束赋形权值。例如，第一权值组(上一级分组)中的权值I对应于第二权值组(下一级分组)中的权值I和权值2，当之前确定了第一权值组中的权值I为第一权值组中的最优权值时，就可以直接从与第一权值组中权值I所对应的第二权值组中的权值I和权值2中进行选择，而不需要考虑第二权值组中与第一权值组中其它权值所对应的权值，这里，第二权值组的级别高于第一权值组的级别，因此，当确定了第二权值组中的最优权值时，则采用确定的第二权值组中的权值进行波束赋形。对各权值进行分组，分组时定义该组的优先级，优先级高的权值为优选的权值，需要说明的是，该级别可以为多级，采用这样的处理方式，可以在一定程度上节省采用部分波束赋形权值对测量信号进行赋形的处理，节省了宽带资源，并且不需要对各个权值分别进行比较，不仅简单，而且有效地提高了处理效率。
[0043]为了在不增加或者少量增加基带单元的情况下获得振子级别的波束赋形权值，在根据确定的优选波束赋形权值对通信信号进行波束赋形处理时，可以根据基带处理单元中无线链路调制解调单元的数目与射频处理单元中的天线振子数目来选择合适的赋形处理方式:首先，将基带处理单元中无线链路调制解调单元的数目与射频处理单元中的所有天线振子数目进行比较；根据比较结果，确定对通信信号进行波束赋形处理的波束赋形方式，其中，该波束赋形方式包括以下至少之一:由基带处理单元完成波束赋形操作；由基带处理单元完成物理天线的波束赋形操作之后，由射频处理单元完成每根物理天线内天线振子的波束赋形操作；将天线振子进行分组，由基带处理单元完成每组天线振子的波束赋形操作之后，由射频处理单元完成每组天线振子内的波束赋形操作；根据确定的优选波束赋形权值，以及波束赋形方式，对通信信号进行波束赋形处理。例如:当基带处理单元中的无线链路调制解调单元的数目与射频处理单元中的所有天线振子相同时，则选择由基带处理单元完成波束赋形操作的波束赋形方式；当基带处理单元中的无线链路调制解调单元的数目小于射频处理单元中的所有天线振子数目，并且，基带处理单元中的无线链路调制解调单元的数目与射频处理单元中的物理天线数相同时，则选择由基带处理单元完成物理天线的波束赋形操作之后，由射频处理单元完成每根物理天线内天线振子的波束赋形操作的波束赋形方式；又例如，当基带处理单元中的无线链路调制解调单元的数目小于射频处理单元中的所有天线振子数目，并且，基带处理单元中的无线链路调制解调单元的数目大于射频处理单元中的物理天线数时，则选择上述将天线振子进行分组，由基带处理单元完成每组天线振子的波束赋形操作之后，由射频处理单元完成每组天线振子内的波束赋形操作的波束赋形方式。
[0044]较优地，根据确定的优选波束赋形权值对通信信号进行波束赋形处理包括:对具有相同优选波束赋形权值的用户共同进行波束赋形处理。即在后续的调度传输过程中，在一次调度过程中尽量调度具有相同最优权值(即该优选波束赋形权值)的用户，进而在一定程度上增强波束赋形的处理效率。
[0045]为了增大波束赋形技术的增益以及灵活性，可以使得平行于大地方向摆放的有源天线的天线振子竖直于大地方向排布。图6是根据本发明实施例的利用多根有源天线实现三维波束赋形的示意图，如图6所示，将物理天线沿水平方向排列，每根物理天线中的振子垂直排列，通过这样的方式对天线进行布置，可以实现水平和垂直方面上波束调整，相对于现有技术中只能实现一个方向的波束赋形，可以进行三维立体的波束赋形，进一步地，增大了波束赋形的增益和灵活性。
[0046]在本实施例中还提供了一种波束赋形处理装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
[0047]图7是根据本发明实施例的波束赋形处理装置的结构框图，如图7所示，该装置包括发送模块72、确定模块74和处理模块76，下面对该装置进行说明。
[0048]发送模块72，用于向用户终端发送多个由天线振子级别的波束赋形权值赋形的测量信号；确定模块74，连接至上述发送模块72，用于根据用户终端依据测量信号反馈的反馈结果，从多个波束赋形权值中确定一个优选波束赋形权值；处理模块76，连接至上述确定模块74，用于根据确定的该优选波束赋形权值对通信信号进行波束赋形处理。
[0049]图8是根据本发明实施例的波束赋形处理装置中确定模块74的优选结构框图，如图8所示，该确定模块74包括分组单元82、第一确定单元84和选择单元86，下面对该确定模块74进行说明。
[0050]分组单元82，用于将上述多个波束赋形权值按级分组，其中，上一级分组中的波束赋形权值对应下一级分组中的一个或多个波束赋形权值，并且，下一级分组优选于下一级分组；第一确定单元84，连接至上述分组单元82，用于根据用户终端依据测量信号反馈的反馈结果，确定上述优选波束赋形权值所属的下一级分组；选择单元86，连接至上述第一确定单元84，用于根据用户终端依据测量信号反馈的反馈结果，从确定的上述下一级分组中的一个或多个波束赋形权值中选择优选波束赋形权值。
[0051]图9是根据本发明实施例的波束赋形处理装置中处理模块76的优选结构框图一，如图9所示，该处理模块76包括比较单元92、第二确定单元94和第一处理单元96，下面对该处理模块76进行说明。
[0052]比较单元92，用于将基带处理单元中无线链路调制解调单元的数目与射频处理单元中的所有天线振子数目进行比较；第二确定单元94，连接至上述比较单元92，用于根据比较结果，确定对通信信号进行波束赋形处理的波束赋形方式；第一处理单元96，连接至上述第二确定单元94，用于根据确定的优选波束赋形权值，以及波束赋形方式，对通信信号进行波束赋形处理。
[0053]优选地，上述第一处理单元96，用于通过以下波束赋形方式至少之一对通信信号进行波束赋形处理:由基带处理单元完成波束赋形操作；由基带处理单元完成物理天线的波束赋形操作之后，由射频处理单元完成每根物理天线内天线振子的波束赋形操作；将天线振子进行分组，由基带处理单元完成每组天线振子的波束赋形操作之后，由射频处理单元完成每组天线振子内的波束赋形操作。
[0054]图10是根据本发明实施例的波束赋形处理装置中处理模块76的优选结构框图二，如图10所示，该处理模块76包括第二处理单元1002，该第二处理单元1002，用于对具有相同上述优选波束赋形权值的用户共同进行波束赋形处理。
[0055]为了获得振子级别的波束赋形权值，简单的办法是增加无线通信系统中的基带调制解调单元数目，使得每根物理天线的每个振子都与一个基带调制解调单元相对应，在每个振子上发射时频位置正交的测量信号，接收侧通过测量可以获得每个振子的信道空间特征。但这种方式的问题在于，首先要大大增加预发射的测量信号占用的资源，例如，原有8根物理天线，每根物理天线中包含8个天线振子，采用此种方法后，测量信号的开销增加8倍，另一方面，基带调制解调单元大量增加(如上例，8个振子情况下增加8倍)会需要增加基带单元与射频单元之间的传输带宽，增加能耗，增加成本和复杂度。
[0056]采用上述实施例及优选实施方式所提供的基于有源天线的波束赋形装置，能够在不增加或者少量增加基带单元(如上例，8个振子情况下增加一倍基带单元)的情况下，获得振子级别的波束赋形权值，大大增加了波束赋形技术的增益和灵活性。另外，通过本发明实施例及优选实施方式，还可以实现波束的三维赋形:传统的波束赋形，当物理天线线性排列时，只能实现一个方向的(例如，水平或者垂直方向)波束赋形，而基于本发明实施例的有源天线的波束赋形，可以通过将物理天线沿水平方向排列，每根物理天线中的振子垂直排列的方式，实现水平和垂直方向上波束调整，实现三维波束赋形。
[0057]下面结合相关技术中进行波束赋形的无线通信节点设备与本发明实施例中的进行波束赋形的无线通信节点设备的相同点与区别，对本发明实施例中所提供的无线通信中，基于有源天线进行波束赋形进行说明。
[0058]在波束赋形技术中进行通信的双方分别是:无线通信节点设备和用户终端设备。图11是相关技术中基于有源天线进行波束赋形的无线通信节点设备的结构示意图，如图11所示，基带单元数等于物理天线数，该无线通信节点设备至少包括两类基本单元:基带处理单元和射频处理单元。基带处理单元用于将待传输的信息转化为基带电信号，射频处理单元装备有源天线，用于将待传输的电信号转化为更加适合传输的高频率电信号，并由天线以无线电波的形式辐射出去。波束赋形操作由无线通信节点设备来完成，而用户终端设备协助无线通信节点设备获取信息，以便完成该操作。
[0059]由无线通信节点设备来完成的波束赋形操作，既可以由无线通信节点设备的基带处理单元来完成，也可以由无线通信节点设备的射频处理单元来完成，或者由二者共同完成。
[0060]图12是根据本发明实施例的波束赋形流程的示意图，如图12所示，该波束赋形操作包括在无线节点设备处的操作和在用户终端设备处的操作，在无线通信节点设备处和在用户终端设备所执行的操作相互配合:在通信之前，无线通信节点设备存储有一组或多组预先设计好的波束赋形权值，包括:无线通信节点选择权值赋形:在双方通信时，无线通信节点首先从权值集合中挑选一个权值，发射由该权值赋形的无线电波测量信号；用户终端测量:用户终端设备接收该信号并对其进行测量，将测量结果反馈给无线通信节点；无线通信节点比较测量结果:无线通信节点再选择另一个权值，重复上述过程，直至遍历当前权值组中的所有权值，无线通信节点根据用户终端的反馈结果，选择最优权值进行赋形，完成后续通信过程。在所有权值未遍历之前，可从已测量的权值中择优选择权值进行赋形操作。
[0061]优选地，在获取无线通信节点设备和用户终端设备中存储有多组权值组:第一权值组、第二权值组、…、第N权值组，通过上述发射-测量-反馈的过程，优先确定第一权值组内的最优权值，然后再重复上述过程，确定第二组权值内的最优权值，直至完成第N权值组中的最优权值的确定。
[0062]较优地，在从权值集合中择优选择较优权值时，可以采用对波束赋形权值分组的方式，并且，对于不同分组中的波束赋形权值之间存在对应关系，图13是根据本发明实施例的不同权值中权值的对应关系示意图，如图13所示，第i权值组中的一个权值<，对应于
第i+1权值组中的几个权值，< —卜:丨^^...，当确定了第i权值组中的最优权值4
后，第i+1权值组中的最优权值是从w；.相对应的权值集合卜^1，wjj中挑选的，例如，第一权值组中的权值I对应第二权值组中的权值I和权值2 ；…第一权值组中的权值4对应第二权值组中的权值7和权值8。
[0063]在确定了优选的波束赋形权值之后，利用该选择的权值进行波束赋形操作，需要说明的是，此时进行波束赋形操作也可以采用多种处理方式，例如，可以由基带处理单元来完成，也可以由射频处理单元来完成，或者，由二者共同完成。依据具体的场景不同而选择不同的处理方式。
[0064]基带处理单元中包括若干无线链路调制解调单元(假定为K个)。射频处理单元中包含一定数目的物理天线(假定为M个)，每根天线包含有若干天线振子(假定每根物理天线中包含同样数目的天线振子，数目为N)，射频处理单元中的总天线振子数，是大于或等于基带处理单元中的无线链路调制解调单元数的。因此，在该场景下，依据基带处理单元中的无线链路调制解调单元的数目与射频处理单元中的天线振子的数目之间的关系来选择不同的波束赋形处理方式:
[0065]当基带处理单元中的无线链路调制解调单元数K等于射频处理单元中的总天线振子数M*N时，图14是根据本发明实施例的基带调制解调单元数等于射频总天线振子数的结构示意图，如图14所示，此时，基带处理单元用于对全部天线振子进行赋形比较充裕，因此，由基带处理单元完成波束赋形操作。
[0066]当基带处理单元中的无线链路调制解调单元数小于射频处理单元中的总天线振子数(K〈M*N)时，此时基带处理单元不足以完成全部的天线振子的权值赋形，则由基带处理单元和射频处理单元共同完成波束赋形操作。 [0067]例如，当基带处理单元中的无线链路调制解调单元数K恰好等于射频处理单元中包含的物理天线数M时(K=M)，由基带处理单元完成M根物理天线的波束赋形权值W1 的赋形操作，而由射频处理单元完成每根物理天线中包含的N个天线振
子的权值W2 =[wK,...，wf ]的赋形操作，因而最终第i根物理天线中的第j个振子的赋形
权值为wJ *4。
[0068]再例如，图15是根据本发明实施例的基带调制解调单元数大于物理天线且小于射频总天线振子数的结构示意图，如图15所示，基带处理单元中的无线链路调制解调单元数K大于射频处理单元中包含的物理天线数M(M〈K〈M ,)，此时，将总天线振子划分为K组，
由基带处理单元对每组天线振子进行权值W1 =[h〖,wf,…]的赋形操作，而由射频通信单
元完成每组内振子进行权值W2 = [W；，wfNfK]的赋形操作，其中，同一组内的振子可能来源于同一物理天线，也可能来源于不同物理天线。
[0069]需要说明的是，上述权值W1和W2的获取，是相互独立的过程，也就是说，W1的获取可以不依赖于W2，反之亦然。优选地，W2权值通过上述所说明的发射-测量-反馈方式获取。当仅有W1信息而尚未完成最优W2的选取时，可以从当前已完成的测量中，择优选择权值，或者选择任意W2权值，不影响振子最终权值的生成。
[0070]在波束赋形操作中，无线通信节点设备发射带有任一权值的测量信号，终端对该信号进行测量，测量内容包括但不限于:测量信号的能量或者测量信号的信号干扰噪声功率比。另外，用户终端设备向无线通信节点反馈测量结果，其内容包括但不限于以下之一:信号干扰噪声功率比(SINR)、信道质量指示(Channel Quality Indicator，简称为CQI)。
[0071]下面根据具体操作对本发明的上述实施例及优选实施方式进行说明。
[0072]实施例1
[0073]对现有长期演进(Long Term Evolution,简称为LTE)无线通信系统的基站侧设备进行改造，将其装备的无源天线替换成有源天线系统:假定原基站装备4根物理天线，将其替换成4根有源天线，并将相关的射频器件改造，在布置天线时，将多根有源天线按平行于大地方向摆放，而有源天线内部的天线振子则呈铅垂于大地方向排布。不增加基带调制解调单元的数目(4个)，基带处理单元需简单修改，增加对多次测量结果进行比较和控制射频单元使用哪组权值赋形的功能。
[0074]基站侧预先存储有I组权值，含4个权值，基站侧射频处理单元首先以权值I对下行信道状态信息参考信号(Channel State Information-Reference Signal,简称为CS1-RS)进行赋形，各用户终端测量该信号并反馈CQI，然后基站分别以权值2、权值3和权值4赋形CS1-RS信号，重复上述操作，基站侧获得各权值对应的各用户终端反馈的CQI，基带处理单元进行比较后，确定每个用户对应的最优权值。
[0075]后续调度传输过程中，在一次调度过程中尽量调度具有相同最优权值的用户(是指每信号帧传输过程中尽量安排具有相同最优权值的用户在不同的时频资源块上传输)，基带处理单元将此次调度所用权值编号通知射频处理单元，由其完成波束赋形操作。
[0076]实施例2
[0077]对现有LTE无线通信系统的基站侧设备进行改造，将其装备的无源天线替换成有源天线系统:假定原基站装备4根物理天线，将其替换成4根有源天线，并将相关的射频器件改造，在布置天线时，将多根有源天线按平行于大地方向摆放，而有源天线内部的天线振子则呈铅垂于大地方向排布。不增加基带调制解调单元的数目(4个)，基带处理单元需简单修改，增加对多次测量结果进行比较和控制射频单元使用哪组权值赋形的功能。
[0078]基站侧预先存储有2组权值，第一组含4个权值，第二组含8个权值，基站侧射频处理单元首先以权值组1-权值I对下行信道状态信息参考信号CS1-RS进行赋形，各用户终端测量该信号并反馈CQI，然后基站分别以权值组1-权值2、权值组1-权值3和权值组1-权值4赋形CS1-RS信号，重复上述操作，基站侧获得各权值对应的各用户终端反馈的CQI，基带处理单元进行比较后，确定每个用户对应的最优的第一权值。
[0079]然后对其进行第二权值组的测量，由于最优的第一权值已经确定，因而仅需遍历第二权值组中的部分权值，确定每个用户对应的最优的第二权值。
[0080]后续调度传输过程中，在一次调度过程中尽量调度具有相同最优第2权值的用户，若受限于其他因素未能如此，则应尽量调度具有相同最优第I权值的用户，基带处理单元将此次调度所用权值编号通知射频处理单元，由其完成波束赋形操作。
[0081]实施例3
[0082]对现有LTE无线通信系统的基站侧设备进行改造，将其装备的无源天线替换成有源天线系统:假定原基站装备4根物理天线，将其替换成4根有源天线，并将相关的射频器件改造，在布置天线时，将多根有源天线按平行于大地方向摆放，而有源天线内部的天线振子则呈铅垂于大地方向排布。增加基带调制解调单元的数目至8个，基带处理单元和射频处理单元需修改，使得每个基带调制解调单元对应的一个有源天线内部的若干振子，同时增加对多次测量结果进行比较和控制射频单元使用哪组权值赋形的功能。
[0083]基站侧预先存储有I组权值，含4个权值，基站侧射频处理单元首先以权值I对下行信道状态信息参考信号CS1-RS进行赋形，各用户终端测量该信号并反馈CQI，然后基站分别以权值2、权值3和权值4赋形CS1-RS信号，重复上述操作，基站侧获得各权值对应的各用户终端反馈的CQI，基带处理单元进行比较后，确定每个用户对应的最优权值。
[0084]后续传输过程中，尽量将具有相同最优权值的用户共同调度，基带处理单元将此次调度所用权值编号通知射频处理单元，由其完成波束赋形操作。由于每天线内部若干振子对应一个基带处理单元，因而上述权值仅在对应相同的基带单元的振子上应用。
[0085]实施例4
[0086]考虑一种新型的无线通信系统，其无线通信节点设备侧的基带调制解调单元数目与射频处理单元内的总天线振子数目相当，波束赋形操作在基带单元实现。
[0087]无线通信节点设备在发射下行测量信号时，利用基带处理单元预先赋形下行测量信号，在获取最优权值后，也由基带单元直接产生赋形信号，具体的测量-反馈流程与上述实施例及优选实施方式相同。
[0088]显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0089]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种波束赋形处理方法，其特征在于，包括: 向用户终端发送多个由天线振子级别的波束赋形权值赋形的测量信号； 根据所述用户终端依据所述测量信号反馈的反馈结果，从多个波束赋形权值中确定一个优选波束赋形权值； 根据确定的所述优选波束赋形权值对通信信号进行波束赋形处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述用户终端依据所述测量信号反馈的反馈结果，从所述多个波束赋形权值中确定一个优选波束赋形权值包括: 将所述多个波束赋形权值按级分组，其中，上一级分组中的波束赋形权值对应下一级分组中的一个或多个波束赋形权值，并且，下一级分组优选于上一级分组； 根据所述用户终端依据所述测量信号反馈的反馈结果，确定所述优选波束赋形权值所属的下一级分组； 根据所述用户终端依据所述测量信号反馈的反馈结果，从确定的所述下一级分组中的一个或多个波束赋形权值中选择所述优选波束赋形权值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据确定的所述优选波束赋形权值对所述通信信号进行波束赋形处理包括: 将基带处理单元中无线链路调制解调单元的数目与射频处理单元中的所有天线振子数目进行比较； 根据比较结果，确定对所述通信信号进行波束赋形处理的波束赋形方式； 根据确定的所述优选波束赋形权值，以及所述波束赋形方式，对所述通信信号进行波束赋形处理。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述波束赋形方式包括以下至少之一: 由基带处理单元完成波束赋形操作； 由基带处理单元完成物理天线的波束赋形操作之后，由射频处理单元完成每根物理天线内天线振子的波束赋形操作； 将天线振子进行分组，由基带处理单元完成每组天线振子的波束赋形操作之后，由射频处理单元完成每组天线振子内的波束赋形操作。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，根据确定的所述优选波束赋形权值对通信信号进行波束赋形处理包括: 对具有相同所述优选波束赋形权值的用户共同进行波束赋形处理。
6.一种波束赋形处理装置，其特征在于，包括: 发送模块，用于向用户终端发送多个由天线振子级别的波束赋形权值赋形的测量信号; 确定模块，用于根据所述用户终端依据所述测量信号反馈的反馈结果，从多个波束赋形权值中确定一个优选波束赋形权值； 处理模块，用于根据确定的所述优选波束赋形权值对通信信号进行波束赋形处理。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定模块包括: 分组单元，用于将所述多个波束赋形权值按级分组，其中，上一级分组中的波束赋形权值对应下一级分组中的一个或多个波束赋形权值，并且，下一级分组优选于上一级分组；第一确定单元，用于根据所述用户终端依据所述测量信号反馈的反馈结果，确定所述优选波束赋形权值所属的下一级分组； 选择单元，用于根据所述用户终端依据所述测量信号反馈的反馈结果，从确定的所述下一级分组中的一个或多个波束赋形权值中选择所述优选波束赋形权值。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括: 比较单元，用于将基带处理单元中无线链路调制解调单元的数目与射频处理单元中的所有天线振子数目进行比较； 第二确定单元，根据比较结果，确定对所述通信信号进行波束赋形处理的波束赋形方式； 第一处理单元，用于根据确定的所述优选波束赋形权值，以及所述波束赋形方式，对所述通信信号进行波束赋形处理。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一处理单元，用于通过以下所述波束赋形方式至少之一对所述通信信号进行波束赋形处理: 由基带处理单元完成波束赋形操作； 由基带处理单元完成物理天线的波束赋形操作之后，由射频处理单元完成每根物理天线内天线振子的波束赋形操作； 将天线振子进行分组，由基带处理单元完成每组天线振子的波束赋形操作之后，由射频处理单元完成每组天线振子内的波束赋形操作。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括: 第二处理单元，用于对具有相同所述优选波束赋形权值的用户共同进行波束赋形处理。
【文档编号】H04B7/04GK103634034SQ201210303056
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月23日 优先权日:2012年8月23日
【发明者】宁迪浩, 朱登魁, 肖华华, 鲁照华 申请人:中兴通讯股份有限公司