使用天线阵列进行波束成形制造技术

提供了使用天线阵列进行波束成形的机制。方法由网络节点执行。该方法包括从无线设备获取将要用于传输到无线设备的预编码矩阵指示符。该方法包括根据所接收的指示符从码本集中选择码本，其中所选择的码本定义预编码矩阵，并且其中所述码本集包括定义可变波束宽度以及对于所有波束宽度具有相同数量的非零天线权重的码本。该方法包括使用所选择的码本预编码从天线阵列到无线设备的信号传输。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用天线阵列进行波束成形
在此给出的实施例涉及用于使用天线阵列进行波束成形的方法、网络节点、无线设备、计算机程序以及计算机程序产品。在此提出的实施例进一步涉及用于信号发送天线阵列的预编码矩阵指示符的方法、网络节点、无线设备、计算机程序以及计算机程序产品。
技术介绍
在通信网络中，可能存在对于给定的通信协议、其参数和其中通信网络已部署的物理环境获取良好的性能和容量的挑战。例如，多天线技术可以潜在地提高无线通信网络的数据速率和可靠性方面的性能。如果发送设备和接收设备二者都配备有多个天线，则可以特别地改善性能，这导致多输入多输出(MIMO)通信信道。这种网络和/或相关技术通常被称为MIMO。长期演进(LTE)标准目前正在发展以支持MIMO，诸如MIMO天线部署和MIMO相关技术。当前，所谓的LTE-高级标准支持具有信道相关预编码的8个发射天线的8层空间复用模式。空间复用模式针对有利信道条件下的高数据速率。图2中提供了空间复用操作的图示。图2示意性地示出网络节点150，该网络节点150包括用于LTE中的预编码空间复用模式的示例传输结构。如图2中看到的，来自r个输入层(表示为层1，层2，...层r)的携带符号向量s的信息乘以r预编码器矩阵W的NT倍。该预编码器矩阵用于分配NT维向量空间(对应于NT天线端口)的子空间中的发送能量，其中因此预编码的符号向量在被提供到天线端口并且然后被提供到无线电接入网络节点的天线阵列之前被提供到逆快速傅里叶变换器。预编码器矩阵通常从可能的预编码器矩阵的码本中选择，并且通常借助于预编码器矩阵指示符(PMI)来指示。对于给定数量的符号流，PMI在码本中指定唯一的预编码器矩阵。s中的r个符号各自对应于层，并且r被称为传输等级。以该方式，实现了空间复用，因为可以在相同的时间/频率资源元素(TFRE)上同时发送多个符号。符号数r通常适于当前的信道属性。在LTE标准中，在下行链路(即，用于从无线电接入网络节点到由网络服务的无线设备的传输)中使用正交频分复用(OFDM)，并且在上行链路(即，用于从由网络服务的无线设备向无线电接入网络节点的传输)中使用离散傅里叶变换(DFT)预编码OFDM，并且因此对于子载波n上的某个TFRE(或者可替代地，数据TFRE编号n)，接收的NRx1向量yn由下式建模yn＝HnWsn+nn等式1其中nn是作为随机过程的实现而获取的噪声/干扰向量。预编码器W可以是频率上恒定的宽带预编码器，或频率选择性预编码器。可以选择预编码器矩阵W以匹配NR×NT维MIMO信道矩阵Hn的特性，产生所谓的信道相关预编码。这通常也被称为闭环预编码，并且基本上努力将发送能量聚焦到子空间中，该子空间在将大部分发送的能量传送到所服务的无线设备之一的意义上是强的。另外，还可以选择预编码器矩阵以努力使信道正交化，这意味着在所服务的无线设备处的适当线性均衡之后，减少了层间干扰。然而，仍然需要用于灵活选择预编码器矩阵的改进机制。
技术实现思路
在此的实施例的目的是提供用于灵活选择预编码器矩阵的机制。根据第一方面，提出了一种使用天线阵列进行波束成形的方法。该方法由网络节点执行。该方法包括从无线设备获取将要用于传输到无线设备的预编码矩阵指示符。该方法包括根据所接收的指示符从码本集中选择码本，其中所选择的码本定义预编码矩阵，并且其中所述码本集包括定义可变波束宽度并且对于所有波束宽度具有相同数量的非零天线权重的码本。该方法包括使用所选择的码本预编码从天线阵列到无线设备的信号传输。根据第二方面，提出了一种用于使用天线阵列进行波束成形的网络节点。网络节点包括处理电路和存储介质。存储介质存储指令，该指令在由处理电路执行时使网络节点执行一组操作或步骤。该操作或步骤使网络节点从无线设备获取将要用于传输到无线设备的预编码矩阵指示符。该操作或步骤使网络节点根据所接收的指示符从码本集中选择码本，其中所选择的码本定义预编码矩阵，并且其中所述码本集包括定义可变波束宽度并对于所有波束宽度具有相同数量的非零天线权重的码本。该操作或步骤使网络节点使用所选择的码本来预编码从天线阵列到无线设备的信号传输。根据第三方面，提出了一种用于使用天线阵列进行波束成形的网络节点。该网络节点包括获取模块，该获取模块被配置为从无线设备获取将要用于传输到无线设备的预编码矩阵指示符。该网络节点包括选择模块，该选择模块被配置为根据所接收的指示符从码本集中选择码本，其中所选择的码本定义预编码矩阵，并且其中所述码本集包括定义可变波束宽度并对于所有波束宽度具有相同数量的非零天线权重的码本。该网络节点包括预编码模块，该预编码模块被配置为使用所选择的码本预编码从天线阵列到无线设备的信号传输。根据第四方面，提出了一种用于使用天线阵列进行波束成形的计算机程序，该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码在网络节点的处理电路上运行时使网络节点执行根据第一方面的方法。根据第五方面，提出了一种使用天线阵列实现波束成形的方法。该方法由无线设备执行。该方法包括获取从天线阵列接收的参考信号的信道测量值以形成信道估计。该方法包括使用信道估计从码本集中选择预编码矩阵指示符，其中所述码本集包括定义可变波束宽度并且对于每个波束宽度具有相同数量的非零天线权重的码本。该方法包括向网络节点发送预编码矩阵指示符。该方法包括接收来自天线阵列的信号传输，该传输信号已经用所选择的码本预编码，其中所选择的码本定义预编码矩阵。根据第六方面，提出了一种用于使用天线阵列实现波束成形的无线设备。无线设备包括处理电路和存储介质。存储介质存储指令，该指令在由处理电路执行时使无线设备执行一组操作或步骤。该操作或步骤使无线设备获取对从天线阵列接收的参考信号的信道测量，以形成信道估计。该操作或步骤使无线设备使用信道估计从码本集中选择预编码矩阵指示符，其中所述码本集包括定义可变波束宽度并对于每个波束宽度具有相同数量的非零天线权重的码本。该操作或步骤使无线设备向网络节点发送预编码矩阵指示符。该操作或步骤使无线设备接收来自天线阵列的信号传输，该传输信号已经用所选择的码本预编码，其中所选择的码本定义预编码矩阵。根据第七方面，提出了一种用于使用天线阵列实现波束成形的无线设备。该无线设备包括信道测量模块，该信道测量模块被配置为获取对从天线阵列接收的参考信号的信道测量，以形成信道估计。该无线设备包括选择模块，该选择模块被配置为使用信道估计从码本集中选择预编码矩阵指示符，其中所述码本集包括定义可变波束宽度并且对于每个波束宽度具有相同数量的非零天线权重的码本。该无线设备包括发送模块，该发送模块被配置为向网络节点发送预编码矩阵指示符。该无线设备包括接收模块，该接收模块被配置为接收来自天线阵列的信号传输，该传输信号已经用所选择的码本预编码，其中所选择的码本定义预编码矩阵。根据第八方面，提出了一种用于使用天线阵列实现波束成形的计算机程序，该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码在无线设备的处理电路上运行时使无线设备执行根据第五方面的方法。有利地，这些方法、这些网络节点、这些无线设备和这些计算机程序实现将要由天线阵列使用的有效波束成形。反过来，这实现预编码器矩阵的灵活选择。现在将公开这些方法、这些网络节点、这些无线设备和这些计算机程序本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于使用天线阵列(160)进行波束成形的方法，所述方法由网络节点(150)执行并包括：从无线设备(180)获取(S102)将要用于传输到所述无线设备(180)的预编码矩阵指示符；根据所接收的指示符从码本集中选择(S104)码本，其中所选择的码本定义所述预编码矩阵，并且其中所述码本集包括定义可变波束宽度并且对于所有波束宽度具有相同数量的非零天线权重的码本；以及使用所选择的码本预编码(S106)从所述天线阵列(160)到所述无线设备(180)的信号传输。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.29 SE PCT/SE2016/0500611.一种用于使用天线阵列(160)进行波束成形的方法，所述方法由网络节点(150)执行并包括：从无线设备(180)获取(S102)将要用于传输到所述无线设备(180)的预编码矩阵指示符；根据所接收的指示符从码本集中选择(S104)码本，其中所选择的码本定义所述预编码矩阵，并且其中所述码本集包括定义可变波束宽度并且对于所有波束宽度具有相同数量的非零天线权重的码本；以及使用所选择的码本预编码(S106)从所述天线阵列(160)到所述无线设备(180)的信号传输。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述码本集包括扩展码本，并且其中所有扩展码本能够从相应的初始码本中导出。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述初始码本的预编码器向量具有相应的空间频率响应模式，并且其中所有扩展码本能够从相应的初始码本中导出，以使得每个扩展码本的预编码器向量保存相应的空间频率响应模式。4.根据权利要求3所述的方法，其中，每个扩展码本能够通过复制相应的码本的元素而从相应的初始码本中迭代地导出，其中，被复制的相应的码本的元素中的至少一些元素按顺序反转，其中，被复制的相应的码本的元素中的至少一些元素是共轭的，并且其中，被复制的相应的码本的元素中的至少一些元素的权重被否定。5.根据权利要求4所述的方法，其中，权重被否定的那些元素被相移180度，以使得在向相关联的元素提供所述天线阵列(160)的相反极化的任何两个分量之间存在180度的相移。6.根据权利要求2所述的方法，其中，存在L个扩展码本W＝{W(0),...,W(L)}，其中L＝log2N表示可用扩展码本的数量，其中N>1是表示天线阵列(160)中每个极化的天线端口的数量的整数。7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述天线阵列(160)具有每个极化N个天线端口，其中N>1是整数，并且其中每个扩展码本通过迭代地扩展所述初始码本直到所述扩展码本在大小上对应于所述每个极化N个天线端口来生成。8.根据权利要求2所述的方法，其中，每个扩展码本包括预编码器向量，其中所述预编码器向量被索引为W(l)＝{W(l,1),....,W(l,Kl)}，其中l∈{0,1,...,L}表示扩展码本l，并且其中Kl是扩展码本l的预编码器向量的数量。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述天线阵列(160)具有每个极化N个天线端口，其中N>1是整数，并且对于k∈{0,1,...,Kl}，所述扩展码本l由下式给出其中以及对于t＝1,...,l，其中nt＝2t–1以及10.根据权利要求8所述的方法，其中，对于所述天线阵列(160)中每个极化的N/2l个天线端口设计相应的初始码本。11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述天线阵列(160)具有每个极化N个天线端口，其中N>1是整数，并且对于k∈{0,1,...,Kl}，所述扩展码本l由下式给出：其中对于t＝1,…,l，其中nt＝2t–1，并且12.根据权利要求2所述的方法，其中，所述相应的初始码本包括向量集合，从所述向量集合中能够选择跨越由将要从所述天线阵列(160)发送到所述无线设备(180)的信号所覆盖的角度范围的至少一个向量。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述向量的每个元素具有单位模数。14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述相应的初始码本包括基于离散傅里叶变换DFT的预编码器。15.根据权利要求2所述的方法，其中，所述码本集中的每个码本W是宽带预编码器W1和频率选择预编码器W2的组合，以使得W＝W1W2，其中W1W2表示W1和W2之间的矩阵乘法，以及其中所述宽带预编码器W1表示来自所述扩展码本之一的预编码器向量。16.一种用于使用天线阵列(160)实现波束成形的方法，所述方法由无线设备(180)执行并包括：获取(S202)对从所述天线阵列(160)接收的参考信号的信道测量，以形成信道估计；使用所述信道估计从码本集选择(S204)预编码矩阵指示符，其中所述码本集包括定义可变波束宽度并且对于每个波束宽度具有相同数量的非零天线权重的码本；向网络节点(150)发送(S206)所述预编码矩阵指示符；以及接收(S208)来自所述天线阵列(160)的信号传输，所述传输信号已经用所选择的码本预编码，其中所选择的码本定义所述预编码矩阵。17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述码本集中的每个码本与波束宽度对应，并且其中选择所述预编码矩阵指示符包括：从所述码本集中与最宽的波束宽度对应的码本开始，在所述码本集中顺序地搜索所述码本集中最大化所述信道估计的接收功率的码本。18.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述码本集中顺序地搜索，直到所述码本集中具有相邻的波束宽度的两个码本之间的吞吐量和功率中的至少一个的增益小于阈值为止。19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述阈值对于所述码本集中的每个码本是唯一的。20.一种用于信号发送天线阵列(160)的预编码矩阵指示符的方法，所述方法由网络节点(150)执行并包括：从无线设备(180)获取(S302)将要用于传输到所述无线设备(180)的预编码矩阵指示符，其中所述预编码矩阵指示符独立地定义所述预编码矩阵的方向参数和波束宽度参数；根据所接收的指示符从码本集中选择(S304)码本；以及使用所选择的码本预编码(S306)从所述天线阵列(160)到所述无线设备(180)的信号传输。21.一种用于信号发送天线阵列(160)的预编码矩阵指示符的方法，所述方法由无线设备(180)执行并包括：获取(S402)对从所述天线阵列(160)接收的参考信号的信道测量，以形成信道估计；使用所述信道估计选择(S404)将要用于传输到所述无线设备(180)的预编码矩阵指示符，其中所述预编码矩阵指示符独立地定义所述预编码矩阵的方向参数和波束宽度参数；向网络节点(150)发送(S406)所述预编码矩阵指示符；以及接收(S408)来自所述天线阵列(160)的信号传输，所述传输信号已经用所选择的码本预编码，所选择的码本根据所述预编码矩阵指示符选择。22.一种用于使用天线阵列(160)进行波束成形的网络节点(150)，所述网络节点(150)包括：处理电路(151)；以及存储指令的存储介质(153)，所述指令在由所述处理电路(151)执行时使所述网络节点(150)：从无线设备(180)获取将要用于传输到所述无线设备(180)的预编码矩阵指示符；根据所接收的指示符从码本集中选择码本，其中所选择的码本定义所述预编码矩阵，并且其中所述码本集包括定义可变波束宽度并且对于所有波束宽度具有相同数量的非零天线权重的码本；以及使用所选择的码本预编码从所述天线阵列(160)到所述无线设备(180)的信号传输。23.一种用于使用天线阵列(160)进行波束成形的网络节点(150)，所述网络节点(150)包括：获取模块，其被配置为从无线设备(180)获取将要用于传输到所述无线设备(180)的预编码矩阵指示符；选择模...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·吉尔克，S·法克斯埃尔，S·彼得松，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE