毫米波通信设备以及用于发射功率和功率密度的智能控制的方法技术

本文一般地描述了毫米波(mmW)通信设备和用于智能控制发射功率和功率密度的方法的实施例。在一些实施例中，mmW基站包括波束成形处理器，该波束成形处理器配置大孔径阵列天线用于以mmW频率对多个用户装备(UE)的多波束传输。所述波束成形处理器可以为每个UE分配完整信道带宽的一个非干扰谱部分，所述非干扰谱部分大大少于所述完整信道带宽，并且执行多波束波束成形以同时将多个多用户多输入多输出(MU-MIMO)天线波束指向UE以用于根据发射功率分配在UE被分配的谱部分内对所述UE的数据流的同时传输。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权请求本申请要求25.04.2013提交的美国临时专利申请S/N：61/815,744的优先权的权益，该申请通过引用整体结合于此。
实施例涉及无线通信。一些实施例涉及毫米波(mmW)通信和波束成形。一些实施例涉及使用毫米波频率来通信的无线个域网(WPAN)以及无线局域网(WLAN)。一些实施例涉及根据用于非常高的吞吐量的无线吉比特联盟(WiGig)规范和/或IEEE802.11ad规范操作的毫米波网络。一些实施例涉及根据3GPP LTE标准的蜂窝通信。
技术介绍
许多无线通信网络服从于各种规则实体提供的规则。这样的规则可以包括对传输功率的限制和对功率密度的限制。在美国，联邦通信委员会(FCC)是提出这样的规则的规则实体之一。涉及无线通信网络的问题包括在满足这些对传输功率和功率密度的限制的同时，还要提供充足的吞吐量和覆盖范围以便以最小传输延迟同时服务大量的用户。附图简述图1是根据一些实施例的mmW基站的功能框图。图2A示出了可以将完整信道带宽用于通信的用户装备(UE)的信号功率谱密度(PSD)和噪声PSD。图2B示出了根据一些实施例的用于可以将少于完整信道带宽的信道带宽用于通信的信号PSD和噪声PSD。图2C示出了根据一些实施例的可以通过减少的信号带宽来实现的在通信范围中的增加。图3A示出了根据一些实施例的基于频分多址(FDMA)技术的非干扰谱部分的利用率。图3B示出了根据一些实施例的对UE的多个天线波束的同时传输。图3C示出了根据一些实施例的通过一些重叠的波束和不同的发射功率分配的对UE的多个天线波束的同时传输。图4A示出了根据一些实施例的基于FDMA技术对在物理资源块(PRB)中的多个UE的同时传输。图4B示出了根据一些实施例的以不同的发射功率分配对图4A的PRB内的UE的同时传输。图4C示出了根据一些实施例的以不同的发射功率分配对图4A的PRB内的UE的多个天线波束的同时传输。图5A示出根据传统的时分多址(TDMA)技术的对UE的非连续传输。图5B示出根据一些实施例的基于FDMA技术的对UE的连续传输。图6A示出了根据一些实施例的将UE的多用户多输入多输出(MU-MIMO)组分配给PRB。图6B示出根据一些实施例对单独天线波束内的图6的MU-MIMO组的UE的同时传输；以及图6C示出根据一些实施例对单独天线波束内的图6的MU-MIMO组的UE的同时传输，所述单独天线波束中的一些是重叠的。详细描述以下的描述和附图充分地示出了具体实施例以使本领域中的技术人员能够实施它们。其它的实施例可结合结构、逻辑、电、进程和其它改变。某些实施例的部分和特征可被包括在其它实施例的部分和特征中、或代替其它实施例的部分和特征。在权利要求中陈述的实施例包括这些权利要求的所有可用的等效技术方案。图1是根据一些实施例的mmW基站102的功能框图。在一些实施例中，mmW基站102可以是增强的节点B(eNB)。在一些其它实施例中，mmW基站102可以是接入点。mmW基站102可以包括大孔径阵列天线104和波束成形(BF)处理器106以配置大孔径阵列天线104用于以mmW频率对多个UE的多波束传输。mmW基站102还可以包括用于生成传输的信号以及处理所接收的信号的物理层电路108。mmW基站102还可以包括执行在此所述的各种操作的处理电路112。根据实施例，波束成形处理器106可以被安排为分配给每个UE一个完整信道带宽的非干扰谱部分，该非干扰谱部分大大少于完整信道带宽，确定每个UE的发射功率分配，以及执行多波束的波束成形以同时将多个天线波束指向UE。所述多个天线波束可以被配置用于根据所述发射功率分配将数据流同时传输给它们被分配的谱部分内的UE。在一些实施例中，完整信道带宽的非干扰谱部分可以是大大小于完整信道带宽的小的非干扰谱部分。在一些实施例中，所述小的非干扰谱部分可以是大大小于完整信道带宽(例如不超过完整信道带宽的四分之一，但较佳地为小于完整信道带宽的1/10)。在一些使用2GHz的频带通信的WiGig的实施例中，非干扰谱部分可以大大小于(例如比其小50倍或100倍)完整信道带宽。在一些实施例中，多波束传输可以是根据多用户(MU)多输入多输出(MIMO)(MU-MIMO)技术的空分多址(SDMA)传输。在一些实施例中，多波束传输还可以根据频分多址(FDMA)技术。这些实施例将在下面被更加详细地描述。在一些实施例中，mmW基站102可以被安排为根据WiGig规范操作。在一些实施例中，mmW基站102可以被安排为根据IEEE 802.11ad规范操作。在一些实施例中，波束成形处理器106被安排为分配完整信道带宽的非干扰谱部分来减少每个UE的信号带宽以为每个UE提供功率谱密度(PSD)的增加，而不会超出总的发射功率(Pmax)限制、信号功率密度(Smax)限制或PSD限制。在一些实施例中，大孔径阵列天线104可以具有至少是用于通信的mmW频率的波长的十倍的宽度和长度尺寸。这可以允许非常窄的天线波束的生成以及多个天线波束的同时传输。在一些实施例中，波束成形处理器被安排为分配完整信道带宽的非干扰谱部分来减少每个UE的信号带宽以为每个UE提供PSD的增加，而不会超出总的发射功率限制、信号功率密度限制和PSD限制。在这些实施例中，波束成形处理器还可以确定每个UE的发射功率分配，使得给UE的总的发射功率分配不超过整个信道带宽的总的发射功率限制。波束成形处理器还可以确定每个UE的发射功率分配，使得任意天线波束所传输的信号功率密度在所述信号功率密度限制之下。波束成形处理器还可以确定每个UE的发射功率分配，这样PSD遵循发送谱掩码。在这些实施例中，总的发射功率限制可以是预定数目的毫瓦(mW)。可以依据在预定距离的每单位面积的功率来指定(例如每平放厘米的微瓦(uW/cm2))。所述信号功率密度是关于空间中的固定角度(solid angle)的功率密度。信号功率密度限制可以因以高功率生成的波束太窄而被违犯。具有多个波束的MU-MIMO的使用降低了给定方向的信号功率密度。PSD限制可以是关于频率的能量密度。如果窄的频带被分配有高发射功率则可以违犯PSD限制。在一些实施例中，PSD限制可以基于可针对所发射的谱所指定的发射谱掩码。在一些实施例中，发射谱掩码可以定义相对于信号的最大谱密度的以dB为单位的发射谱。在一些WiGig实施例中，发射谱，在该设备正在发本文档来自技高网...

【技术保护点】
配置基站的大孔径阵列天线以毫米波(mmW)频率对多个用户装备(UE)的多波束传输的波束成形处理器，所述波束成形处理器被配置为：为每个UE分配完整信道带宽的一个非干扰谱部分；为每个UE确定发射功率分配；以及执行多波束波束成形以同时将多个多用户多输入多输出(MU‑MIMO)天线波束指向所述UE以用于根据发射功率分配在所述UE被分配的非干扰谱部分内对所述UE的数据流的同时传输。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.04.25 US 61/815,7441.配置基站的大孔径阵列天线以毫米波(mmW)频率对多个用户装备
(UE)的多波束传输的波束成形处理器，所述波束成形处理器被配置为：
为每个UE分配完整信道带宽的一个非干扰谱部分；
为每个UE确定发射功率分配；以及
执行多波束波束成形以同时将多个多用户多输入多输出(MU-MIMO)天线
波束指向所述UE以用于根据发射功率分配在所述UE被分配的非干扰谱部分内
对所述UE的数据流的同时传输。
2.如权利要求1所述的波束成形处理器，其特征在于，所述基站可配置
为根据无线吉比特联盟(WiGig)规范操作，在所述规范中，在60GHz频带内
利用所述完整信道带宽与每个UE发生通信，所述完整信道带宽是2GHz宽的
带宽，以及
其中所述基站被安排为：
指令所述UE在被分配的非干扰谱部分时抑制使用所述完整信道带宽；以
及
在取代所述完整信道带宽的所述被分配的非干扰谱部分内与所述UE通
信。
3.如权利要求1所述的波束成形处理器，其特征在于，所述波束成形处
理器被安排为分配所述完整信道带宽的所述非干扰谱部分来减少每个所述UE
的信号带宽以为每个UE提供功率谱密度(PSD)的增加，而不超出总的发射功
率(Pmax)限制、信号功率密度(Smax)限制和PSD限制，以及
其中所述大孔径阵列天线具有至少是mmW频率的波长的十倍的宽度和长
度尺寸。
4.如权利要求3所述的波束成形处理器，其特征在于，所述波束成形处

\t理器还被安排为确定每个UE的所述发射功率分配，这样：
总的发射功率分配不超过完整信道带宽的总的发射功率限制，
用于由任意天线波束传输的信号功率密度是在所述信号功率密度限制之
下，并且
PSD遵循发射谱掩码。
5.如权利要求4所述的波束成形处理器，其特征在于，所述波束成形处
理器还被安排为确定每个UE的发射功率分配以最大化所述多个UE的总吞吐
量。
6.如权利要求4所述的波束成形处理器，其特征在于，其中所述发射功
率限制是由联邦通信委员会(FCC)所设定的发射功率限制，
其中所述信号功率密度限制是由所述FCC设定的最大允许的信号功率密
度限制，以及
其中所述PSD遵循设定了最大谱密度的发射谱掩码。
7.如权利要求4所述的波束成形处理器，其特征在于，所述非干扰谱部
分包括1到3个物理资源块(PRB)，并且完整信道带宽包括至少50个PRB，
每个PRB包括相同数目的正交频分多址(OFDM)子载波。
8.如权利要求4所述的波束成形处理器，其特征在于，还包括处理电路，
所述处理电路生成告知每个所述UE已经分配了所述完整信道带宽的哪个非干
扰谱部分的指令，所述指令被安排用于在无线电资源控制(RRC)消息中传输。
9.如权利要求4所述的波束成形处理器，其特征在于，所述波束成形处
理器被安排为基于当前每个UE的方向使得所述阵列天线将所述MU-MIMO天
线波束之一指向每个UE，以及
其中重叠的天线波束被指向具有相同方向的UE.
10.如权利要求4所述的波束成形处理器，其特征在于，由所述波束成形
处理器根据频分多址(FDMA)技术来配置所述多波束传输，在其中，一个或多
个非干扰物理资源块(PRB)被分配给每个UE。
11.如权利要求4所述的波束成形处理器，其特征在于，所述波束成形处
理器还被安排为：
将UE的MU-MIMO组分配给物理资源块(PRB)；
生成对UE的每个MU-MIMO组的OFDMA传输；以及
配置所述大孔径阵列天线基于到所述UE的方向将一个天线波束指向每
个所述UE，
具有相同方向的UE可以被分配不同的PRB。
12.如权利要求5所述的波束成形处理器，其特征在于，其中每个UE的
发射功率分配是至少部分基于下述一个或多个项：路径损耗、干扰、到所述UE
的距离以及服务质量(QoS)等级。
13.一种用于由毫米波(mmW)基站所执行的多用户多输入多输出
(MU-MIMO)的方法，所述方法包括：
配置大孔径阵列天线以mmW频率对多个用户装备(UE)的多波束传...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·梅尔特瑟弗，A·S·萨德瑞，V·瑟奇耶夫，A·普德耶夫，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US