用于在无线通信系统中执行基于部分天线阵列的波束形成的方法及其装置的制造方法_4

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将与特定天线端口对应的无线电信道的功率延迟分布、延迟扩展、多普 勒频谱和多普勒扩展的估计结果同样地应用到在对应的另一天线端口的无线电信道的信 道估计中使用的维纳滤波器参数。
[0150] 2)UE可以获取特定天线端口的时间同步和频率同步,并且对另一天线端口应用相 同的同步。
[0151] 3)最后,UE可以计算准协同定位的天线端口的基准信号接收功率(RSRP)测量结 果的平均值作为平均增益。
[0152] 例如,假定了当通过roCCH(或增强型roCCH(E-PDCCH))接收到基于DM-RS的DL 数据信道的调度信息(例如,DCI格式2C)时,UE使用由该调度信息指示的DM-RS序列来对PDSCH执行信道估计,然后对数据进行解调。
[0153] 在这种情况下,如果用于DL数据信道解调的DM-RS天线端口与服务小区的CRS天 线端口准协同定位,则UE可以对通过DM-RS天线端口的信道估计应用已从其CRS天线端口 估计的无线电信道的大规模特性,从而提高基于DM-RS的DL数据信道的接收性能。
[0154] 类似地,如果用于DL数据信道解调的DM-RS天线端口与服务小区的CRS-RS天 线端口准协同定位,则UE可以对通过DM-RS天线端口的信道估计应用已从该服务小区的 CRS-RS天线端口估计的无线电信道的大规模特性,从而提高基于DM-RS的DL数据信道的接 收性能。
[0155] 此外,LTE中,规定了当在作为CoMP发送模式的模式10下发送DL信号时,eNB为 UE构造QCL类型A和QCL类型B中的一个。
[0156] QCL类型A基于以下前提:CRS天线端口、DM-RS天线端口和CSI-RS天线端口与除 平均增益之外的大规模特性准协同定位。这意味着在同一点发送物理信道和信号。另一方 面,QCL类型B被限定为使得通过更高层消息为每个UE构造最多四种QCL模式,以使得能够 实现诸如DPS或JT这样的CoMP发送,并且哪一种QCL模式被用来接收DL信号是通过DCI 动态地构造的。
[0157] 现在将更详细地描述在QCL类型B的情况下的DPS发送。
[0158] 假定了具有&个天线端口的节点#1发送CSI-RS资源#1,并且具有N2个天线端 口的节点#2发送CSI-RS资源#2。在这种情况下,CSI-RS资源#1被包括在QCL模式参数 集#1中,并且CSI-RS资源#2被包括在QCL模式参数集#2中。此外,eNB通过更高层信号 来为位于节点#1和节点#2的公共覆盖范围内的UE构造QCL模式参数集#1和CSI-RS资 源#2。
[0159] 然后,eNB可以通过以下方式来执行DPS:使用DCI,在通过节点#1到UE的数据 (即roSCH)发送期间为UE构造QCL模式参数集#1,并且在通过节点#2到UE的数据发送 期间为UE构造QCL模式参数集#2。如果通过DCI为UE构造了QCL模式参数集#1,则UE 可以假定CSI-RS资源#1与DM-RS准协同定位,而如果为UE构造了QCL模式参数集#2,则 UE可以假定CSI-RS资源#2与DM-RS准协同定位。
[0160] 下面将描述有源天线系统(AAS)和三维波束形成。
[0161] 在传统蜂窝系统中,eNB通过将在下面更详细地描述的机械倾斜或电倾斜来减小 ICI并且增加小区内的UE的吞吐量(例如,SINR)。
[0162] 图12是例示了天线倾斜方案的图。具体地,图12(a)例示了未应用天线倾斜的天 线结构,图12(b)例示了应用了机械倾斜的天线结构,并且图12(c)例示了应用了机械倾斜 和电倾斜二者的天线结构。
[0163] 与图12(a)相比,图12(b)的机械倾斜使得波束方向被固定在初始天线安装处。不 管通过内部相移模块来改变倾斜角度的优点如何,图12(c)的电倾斜都使得由于小区固定 的倾斜而能够实现仅非常限制的垂直波束形成。
[0164] 图13是将常规天线系统与AAS进行比较的图。具体地,图13(a)例示了现有技术 的天线系统,并且图13(b)例示了AAS。
[0165] 参照图13,与常规天线系统相比,AAS包括多个天线模块,所述多个天线模块中的 每一个包括诸如功率放大器(PA)(即,有源器件)这样的射频(RF)模块,使得AAS能够控 制每个天线模块的功率和相位。
[0166] 通常,诸如ULA这样的线性阵列天线(即,一维阵列天线)已被认为是ΜΜ0天线 结构。在一维阵列结构中,可以通过波束形成而形成的波束存在于二维(2D)平面上。相同 情况适用于传统eNB的基于无源天线系统(PAS)的Μ頂0结构。尽管基于PAS的eNB具有 垂直天线和水平天线,然而垂直天线不能在垂直方向上形成波束,而仅可以允许前述机械 倾斜,因为所述垂直天线在一个RF模块中。
[0167] 然而,当eNB的天线结构已演进成AAS时,即使在垂直天线中也能独立地构造RF 模块。因此,垂直波束形成以及水平波束形成是可能的。这被称作垂直波束形成或仰角波 束形成。
[0168] 垂直波束形成还可以被称为三维(3D)波束形成,因为可以在3D空间中在垂直方 向和水平方向上形成能够根据垂直波束形成生成的波束。也就是说,一维阵列天线结构到 2D阵列天线结构的演进使得能够实现3D波束形成。当天线阵列是平面的时,不一定形成 3D波束形成。相反,可以甚至在环形3D阵列结构中形成3D波束形成。3D波束形成的特征 在于考虑到除现有一维天线结构以外的各种天线布局,在3D空间中实现ΜΜ0处理。
[0169] 图14例示了基于AAS的示例性UE特定波束形成。参照图14,即使UE从eNB向前 或向后以及向eNB的左边和右边移动,也可以通过3D波束形成朝向UE形成波束。因此,为 UE特定波束形成赋予更高的自由度。
[0170] 此外,作为使用基于AAS的2D阵列天线结构的发送环境,不仅可以考虑室外eNB 向室外UE发送信号的室外到室外环境,而且可以考虑室外eNB向室内UE发送信号的室外 至IJ室内(021)环境以及室内eNB向室内UE发送信号的室内热点。
[0171] 图15例示了基于AAS的3D波束发送场景。
[0172] 参照图15,eNB需要在多个建筑物存在于小区中的真实小区环境中考虑与建筑物 高度有关的基于各种UE高度的垂直波束操纵以及UE特定水平波束操纵。考虑到这种小区 环境,需要反映与现有无线信道环境的信道特性显著不同的信道特性,例如,根据不同的高 度的遮蔽/路径损耗改变、衰落特性变化等。
[0173] 换句话说,3D波束形成是基于现有线性一维天线阵列结构的波束形成仅在水平方 向上的演进。3D波束形成是指基于诸如平面阵列这样的多维阵列天线结构或者基于大规模 天线阵列通过将水平波束形成扩展到仰角波束形成或垂直波束形成或者将水平波束形成 与仰角波束形成或垂直波束形成进行组合而执行的Μ頂0处理方案。
[0174] 大规模天线阵列可以具有以下特性中的至少一个。即,i)大规模天线阵列位于2D 平面或3D空间上,ii)大规模天线阵列包括8个或更多个逻辑天线或物理天线(可以将逻 辑天线表达为天线端口),并且iii)可以通过AAS来构造大规模天线阵列的每个天线。然 而,大规模天线阵列的限定不限于此。
[0175]〈第一实施方式〉
[0176] 在常规ΜΜ0系统中,已经执行针对eNB的整个天线阵列的PMI反馈,以用于闭环 Μ頂0发送。这可以被理解为UE反馈以PMI码本的形式表达的、在能够由eNB的所有天线产 生的多个波束方向当中的由此最优选的波束方向。
[0177] 下面列举的表6示出了通过形式为4行X4列的16个天线发送的波束与通过形式 为8行X8列的64个天线发送的波束之间的比较。参照表6,随着eNB的天线的数目增加, 由eNB生成的波束的宽度减小,并且波束的形状变得尖锐,由此导致波束增益的增加。在闭 环MMO发送期间,随着波束变得更尖锐,不管信道的轻微改变如何,由UE测量的定时处的 PMI和由eNB实际上发送的定时处的PMI都不一致。结果,性能显著地恶化。换句话说,对 于反馈的性能灵敏度可能大大地增加。
[0178] [表 6]
[0179]
[0181] 因此,本发明提出了一种eNB在包括多个Tx天线的系统中根据针对UE的信道情 形自适应地控制波束形状(例如,波束宽度、波束增益、波束方向等)的方法、以及一种用于 支持该方法的UE的反馈方法。
[0182] 首先,当eNB向UE发送信号时,提出了eNB自适应地选择适合于针对UE的信道情 形的有效Tx天线端口集。
[0183] 有效Tx天线端口集是eNB的所有Tx天线端口集的用于执行到UE的数据发送的 子集,并且可以根据针对UE的信道情形被限制于用于数据发送的所有天线的一部分。
[0184] 图16例示了所有天线端口当中的有效天线端口集的示例性选择。
[0185] 参照图16,在8TxULA的情况下,因为波束相对尖锐,所以能够在UE移动一点点、 周围环境是静态的并且保证视线(LoS)的环境中获得相当大的增益。然而,如果UE移动很 多或者在UE的附近存在产生信道的动态改变的许多因素,则由分组错误导致的重新发送 概率相对于显著的反馈开销而增加,并且即使未发生重新发送,波束形成增益也可能在非 LoS(NLoS)环境中大大地减小。
[0186] 按照惯例,在这样的环境中已经对UE应用了开环ΜΜ0技术。然而,因为开环ΜΜ0 技术不能获得波束增益,所以随着天线的数目增加,性能恶化相对于闭环Μπω而增加。因 此,如图16中例示,当预料到eNB不能在UE的信道环境中获得给定水平的波束形成增益 时,本发明提出了一种用于发送即使波束增益减小也通过对波束宽度进行扩展而形成的波 束的方法。也就是说,在图16中例示了减小有效的天线端口的数目和有效的天线阵列的尺 寸以便对波束宽度进行扩展的示例。
[0187] 有效的天线端口(S卩,有效的天线阵列)不总是被构造为如图16中一样相邻。
[0188] 图17例示了所有天线端口当中的有效天线端口集的另一示例性选择。如图17中 例示,如果假定了UE由于NLoS环境而能够执行秩2或以上的空间复用,并且由于UE与NB 相邻而能够同时执行高SINR,则考虑到相对于反馈开销的性能,能够在不大大地减小全部 有效阵列的尺寸的同时减小有效天线的数目。
[0189] 作为相似的实施方式,当两个相邻的天线被联合地映射到一个逻辑天线时,能够 在类似地保持全部有效天线阵列的尺寸的同时将有效天线的数目(或逻辑天线的数目)减 小至所有天线的数目的一半。
[0190] 当本发明被应用于2D天线阵列时,尽管可以同时确定所有天线的有效天线端口 集,然而可以针对垂直区域和水平区域中的每一个来控制有效天线的数目和/或有效天线 阵列的尺寸。换句话说,可以单独地确定垂直区域的有效天线端口集和水平区域的有效天 线端口集。这里,本发明的有效Tx天线端口集应用到的物理信号/信道的范围可以在LTE 系统中被限制为诸如DM-RS(UE特定RS)和H)SCH这样的UE特定信号/信道。
[0191] 根据本发明,在形成UE特定波束时,能够通过向预料具有严重信道错误的UE或需 要数据重新发送(回退模式)的UE发送其尖锐度减小的波束来降低分组错误概率,并且针 对信道错误被预料是严重的环境中的UE以及具有低SINR的UE,能够减小反馈开销或者能 够增加反馈准确性。
[0192] 此外,根据本发明,可以将UE的信道情形划分成三种或更多种类别,以确定发送 模式。例如,可以在下面使用有效天线端口集(即,部分天线阵列)来限定发送模式。
[0193] -类别1 (低移动性、LoS和静态环境)一利用所有天线的专用波束形成
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