用于控制天线阵列的天线元件的设备和方法技术

本公开涉及一种用于控制多输入多输出(MIMO)通信系统(100)的天线阵列(101)的多个天线元件(104)的设备(200)，该设备(200)包括：通信处理器(201)，被配置为：从多个用户设备中的第一用户设备(103)接收信道信息(202)，该信道信息(202)指示第一用户设备(103)的通信信道质量；以及接收指示第一用户设备(103)的服务质量(QoS)要求的QoS信息(204)；和控制器(203)，被配置为基于信道信息(202)并且基于QoS信息(204)来生成用于对多个天线元件(104)进行波束赋形的多个权重(206)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制天线阵列的天线元件的设备和方法
本公开涉及用于控制多输入多输出(MIMO)通信系统(特别是全维度(FD)MIMO系统)的天线阵列的多个天线元件的设备和方法。具体而言，本公开涉及用于FD-MIMO系统中的基于跨层特征(CrossLayerEigen)的波束赋形的系统和方法。
技术介绍
在全维度多输入多输出(FD-MIMO)通信系统100中，例如，如图1所示，可以使用二维平面天线阵列结构101，其中，天线元件104可以沿竖直和水平方向放置。每个天线元件104生成用于将无线电信号发送到移动设备或用户设备(UE)103的波束102。可以通过使用天线阵列101的多于一个的天线元件104将无线电信号发送到UE103。总天线数量可以超过8个，这是在一些移动标准中(例如，直到Release12的LTE)信道状态信息参考信号(CSI-RS)支持的最大天线端口数量。由于该CSI-RS天线端口数量限制，为FD-MIMO系统设计闭环CSI反馈成为问题。附图说明包括附图是为了提供对实施例的进一步理解，附图被合并在本说明书中且构成其一部分。附图示出各实施例，并且与说明书一起用于解释各实施例的原理。通过参考以下详细描述，将更容易理解其他实施例和各实施例的许多预期优点，因为它们变得更容易理解。图1是示出全维度多输入多输出(FD-MIMO)通信系统100的示意图。图2是示出用于控制MIMO通信系统的天线阵列的多个天线元件的示例性设备200的示意图。图3是示出用于控制MIMO通信系统的天线阵列的多个天线元件的示例性方法300的示意图。图4是示出基于跨层特征的波束赋形(EBB)的示例性处理400的示意图。图5是示出针对所有用户类别的示例性累积分布函数相对于用户吞吐量的性能图。图6是示出针对保证比特率(GBR)用户类别的示例性累积分布函数相对于用户吞吐量的性能图。具体实施方式在下面的详细描述中参考附图，附图形成本公开的一部分，并且其中通过说明的方式示出了可以实施本专利技术的特定方面。应理解，在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以利用其它方面并且可以进行结构或逻辑上的改变。因此，以下详细描述不应被认为是限制性的，并且本专利技术的范围由所附权利要求来限定。本文将使用以下术语、缩写和注释：3GPP：第三代合作伙伴项目，LTE：长期演进，LTE-A：LTEAdvanced，3GPPLTE的Release10和更高版本，RF：射频，UE：用户设备，eNodeB，eNB：基站，MIMO：多输入多输出，FD：全维度，QoS：服务质量，SRS：探测参考信号，DFT：离散傅立叶变换，EBB：基于特征的波束赋形，GBR：保证比特率，FTP：文件传输，PHY：物理层MAC：介质访问控制层，CDF：累积分布函数，PMI：预编码矩阵指示符，DRB：数据无线承载，SRB：信号无线承载，QCI：QoS类别标识符，PELR：分组错误丢失率，PDB：分组延迟预算，HoL：线头，BLER：块错误率。本文描述的方法和设备可以基于用于控制天线元件的设备，例如，用于无线电小区、基站、eNodeB等的控制器。应理解，结合所描述的方法做出的评论也可以适用于被配置为执行该方法的对应设备，反之亦然。例如，如果描述了具体方法步骤，则对应设备可以包括用于执行所描述的方法步骤的单元，即使这样的单元未在附图中明确描述或示出。此外，应理解，除非另外具体指出，否则本文描述的各种示例性方面的特征可以彼此组合。本文描述的方法和设备可以实现在无线通信网络中，特别是基于移动通信标准(例如，LTE、尤其是4G和5G、尤其是LTERelease14和更高版本)的通信网络。下面描述的方法和设备可以实现在网络节点和基站中。所描述的设备可以包括集成电路和/或无源器件，并且可以根据各种技术来制造。例如，电路可以被设计为逻辑集成电路、模拟集成电路、混合信号集成电路、光电路、存储器电路和/或集成无源器件。本文描述的方法和设备可以被配置为发送和/或接收无线电信号。无线电信号可以是或者可以包括由无线电发送设备(或无线电发射机或发送机)辐射的射频信号，其无线电频率在约3Hz至300GHz的范围内。频率范围可以对应于用于产生和检测无线电波的交流电信号的频率。下文中描述的方法和设备可以根据移动通信标准来设计，例如长期演进(LTE)标准或其高级版本LTE-A，特别是LTERelease14和更高版本。LTE(长期演进)，以4GLTE和5GLTE推向市场，是用于移动电话和数据终端的高速数据无线通信的标准。下文中描述的方法和设备可以应用于OFDM系统。OFDM是用于在多个载波频率上编码数字数据的方案。可以使用大量紧密间隔的正交子载波信号来携带数据。由于子载波的正交性，子载波之间的串扰可以被抑制。下文中描述的方法和设备可以应用于MIMO系统和分集接收机。多输入多输出(MIMO)无线通信系统在发射机和/或接收机处采用多个天线来增加系统容量并实现更好的服务质量。在空间复用模式下，MIMO系统可以通过在相同频率资源中并行传输多个数据流，来达到更高的峰值数据速率，而不用增加系统的带宽。分集接收机使用两个或更多个天线来提升无线链路的质量和可靠性。在下文中，参考附图描述实施例，其中，相同的附图标记通常用于通篇指代相同的元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对实施例的一个或多个方面的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以以这些具体细节的较少程度来实践实施例的一个或多个方面。因此，以下描述不应被认为是限制性的。总结的各个方面可以以各种形式来体现。以下描述通过说明的方式示出可以实践这些方面的各种组合和配置。应理解，所描述的方面和/或实施例仅仅是示例，可以利用其他方面和/或实施例，并且可以在不脱离本专利技术的范围的情况下进行结构和功能修改。下文中描述的方法和设备可以被设计为生成多个波束赋形权重，特别是通过生成如下所述的预编码器矩阵来生成多个波束赋形权重。在FD-MIMO系统中，例如如图1所示，子载波k处的频域接收信号模型可以根据公式(1)Yk＝HkPcPdXk+N(1)其中，Hk表示Nr×Nt信道矩阵；PcPd表示波束赋形权重，其中Pc是Nt×Np复矩阵(以下称为第一预编码器矩阵)，并且Pd是Np×Nν复矩阵(以下称为第二预编码器矩阵)；N是指加性高斯白噪声。Nr是接收天线数量，Nt是发送天线数量，Np是发送天线端口数量，并且Nν是层数。第二预编码器矩阵Pd可以由报告预编码矩阵指示符(PMI)的用户设备(UE)来指示。在本公开中，主要关注于生成第一预编码器矩阵Pc。在下文中，描述使用奇异值分解的设备和方法。奇异值分解(SVD)是实矩阵或复矩阵的因式分解。m×n实矩阵或复矩阵M的奇异值分解是M＝UΣV*形式的因式分解，这里U表示m×m实单位矩阵或复单位矩阵，Σ表示对角线上为非负实数的m×n矩形对角矩阵，并且V的共轭转置V*表示n×n实单位矩阵或复单位矩阵。Σ的对角项Σi,i称为M的奇异值。U的m列和V的n列分别称为M的左奇异向量和右奇异向量。在下文中，描述使用QoS类别标识符(QCI)的方法和设备。QoS类别标识符(QCI)是用于确保承载业务被分配到合适的服务质量(QoS)的机制。不同的承载业务需要不同的QoS，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制多输入多输出(MIMO)通信系统(100)的天线阵列(101)的多个天线元件(104)的设备(200)，所述设备(200)包括：通信处理器(201)，被配置为：从多个用户设备中的第一用户设备(103)接收信道信息(202)，所述信道信息(202)指示所述第一用户设备(103)的通信信道质量；以及接收指示所述第一用户设备(103)的服务质量(QoS)要求的QoS信息(204)；和控制器(203)，被配置为：基于所述信道信息(202)并且基于所述QoS信息(204)来生成用于对所述多个天线元件(104)进行波束赋形的多个权重(206)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制多输入多输出(MIMO)通信系统(100)的天线阵列(101)的多个天线元件(104)的设备(200)，所述设备(200)包括：通信处理器(201)，被配置为：从多个用户设备中的第一用户设备(103)接收信道信息(202)，所述信道信息(202)指示所述第一用户设备(103)的通信信道质量；以及接收指示所述第一用户设备(103)的服务质量(QoS)要求的QoS信息(204)；和控制器(203)，被配置为：基于所述信道信息(202)并且基于所述QoS信息(204)来生成用于对所述多个天线元件(104)进行波束赋形的多个权重(206)。2.根据权利要求1所述的设备(200)，其中，所述通信处理器(201)被配置为：通过获取所述MIMO通信系统(100)的介质访问控制(MAC)层和核心网层之一来接收所述QoS信息(204)。3.根据权利要求1或2所述的设备(200)，其中，所述通信处理器(201)被配置为：从所述MIMO通信系统(100)的被分派给所述第一用户设备(103)的无线承载接收所述QoS信息(204)。4.根据权利要求3所述的设备(200)，其中，所述通信处理器(201)被配置为：从数据无线承载和信号无线承载之一接收所述QoS信息(204)。5.根据权利要求3或4所述的设备(200)，其中，所述通信处理器(201)被配置为：从所述无线承载中所包括的QoS类别标识符(QCI)接收所述QoS信息(204)。6.根据权利要求1或2所述的设备(200)，其中，所述通信处理器(201)被配置为：从所述MIMO通信系统(100)的被分派给所述第一用户设备(103)的物理层接收所述信道信息(202)。7.根据权利要求1或2所述的设备(200)，其中，所述通信处理器(201)被配置为：通过评估所述第一用户设备(103)的探测参考信号(SRS)来接收所述信道信息(202)。8.根据权利要求1或2所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：生成包括所述多个权重(206)的预编码器矩阵(PC)。9.根据权利要求8所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：根据所述天线阵列(101)的天线元件的数量(Nt)和天线端口的数量(Np)来生成所述预编码器矩阵(PC)。10.根据权利要求8或9所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：基于所述用户设备(103)的信道矩阵并且基于所述第一用户设备(103)的QoS要求的缩放因子来生成所述预编码器矩阵(PC)。11.根据权利要求10所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：根据基于跨层特征的波束赋形(EBB)来生成所述预编码器矩阵(PC)。12.根据权利要求10或11所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：基于以下关系式生成所述预编码器矩阵(PC)：这里，Hu,j表示由探测参考信号(SRS)获得的所述第一用户设备(103)u在子载波j处的归一化的频域信道，Nk表示所述第一用户设备(103)的总SRS子载波数，Nu表示所述天线阵列(101)所服务的用户设备的数量，并且fu表示所述第一用户设备(103)的QoS要求的缩放因子。13.根据权利要求12所述的设备(200)，其中，所述控制器(203)被配置为：基...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱源，李庆华，牛华宁，B·温，张羽书，
申请(专利权)人：英特尔IP公司，
类型：发明
国别省市：美国,US