用于混合波束成形大型天线系统的多用户MIMO的设计技术方案

模拟RF波束成形和数字预编码的混合组合用于改善信噪比，并减轻RF基站与该基站的小区区域内多个无线接收器之间的干扰。通过使用以标识每个无线接收器的优选波束的索引，可以减少波束成形训练的反馈开销。可以基于标识RF波束中的非冲突波束，以及将这些非冲突波束分配给相应的能够在共享传输时隙中充分利用所分配的波束的无线接收器，对信道训练进行调度。

Design of multiuser MIMO for hybrid beam forming large antenna system

The hybrid combination of analog RF beamforming and digital precoding is used to improve the signal-to-noise ratio and reduce the interference between the RF base station and multiple wireless receivers in the cell area of the base station. Feedback overhead for beamforming training can be reduced by using an index that identifies the preferred beams for each wireless receiver. Channel training can be scheduled based on identifying non-collision beams in RF beams and assigning these non-collision beams to corresponding wireless receivers that can make full use of the allocated beams in shared transmission slots.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于混合波束成形大型天线系统的多用户MIMO的设计相关申请案交叉引用本申请要求于2016年6月29日提交的、申请号为15/197,030、题为“用于混合波束成形大型天线系统的多用户MIMO的设计”的美国非临时专利申请的优先权，所述申请通过引用并入本文，如同全文再现。
本公开涉及无线通信系统，尤其涉及具有MIMO能力的网络中、用于使用混合波束成形技术通信的基站和无线终端。
技术介绍
如果服务于空间分布的无线终端(又称用户设备部分或UE)的基站(basestation，BS)采用选择性波束成形，则这些无线终端部分的信噪比(signaltonoiseratio，SNR)和网络吞吐量可以得到改善。然而，选择性波束成形可能较复杂且昂贵，当基站(BS)和被服务的无线终端(UE)中需要使用大量RF链时更是如此。
技术实现思路
根据本公开的一种由基站执行的混合波束成形方法，包括：(a)在发送导频信号时，使用所述基站的模拟波束成形子系统对RF输出波束图案的有限集合进行顺序索引；(b)接收来自一个或多个终端的无线反馈报告，所述无线反馈报告标识由相应的反馈提供终端接收的至少一个优选RF输出波束图案；(c)为一个可分配的传输时隙分配两个以上所述反馈提供终端，以同时用于前向链路传输；以及(d)分别为所述两个以上分配的终端选择不同的RF输出波束图案，以承载同时的数据传输，其中，为所述可分配的传输时隙分配所述两个以上终端以及所述选择不同的RF输出波束是基于所述基站接收的相应的无线反馈报告的。根据本公开的一种混合波束成形系统，包括：(a)基站，其具有数字预编码部分和模拟RF波束成形部分；以及(b)多个无线终端，每个所述无线终端具有相应的模拟RF波束调谐部分和/或对应的基带数字微调部分；其中所述基站用于：(c)使用具有预分配且可分配的传输时隙中的一个或两个的传输协议，建立与所述无线终端的无线通信；(d)使用所述基站的模拟波束成形部分对所述基站可形成的RF输出波束图案有限集合进行顺序索引；(e)接收来自一个或多个无线终端的无线反馈报告，所述无线反馈报告标识由相应的所述一个或多个无线终端接收的至少一个优选RF输出波束图案；(f)为至少一个可分配的传输时隙分配两个以上生成所述无线反馈报告的无线终端；以及(g)基于所述基站接收的相应的无线反馈报告，使用两个以上不同的RF输出波束图案，以在分配的至少一个可分配的传输时隙为所述两个以上分配的终端执行相应的数据传输。本
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍一些构思，在下面的具体实施方式中将对这些构思进行更详细的描述。本
技术实现思路
不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。附图说明本公开的各方面通过示例的方式示出，并且不受附图的限制，附图中相同的附图标记表示相同的元件。图1A为示出了用于提供改善的SNR并减轻多个接收器之间的干扰的混合波束成形系统的示意图。图1B为更详细地示出了基站(BS)和其服务的无线终端(UE)之一的混合设计配置的示意图。图1C为示出了差分波束成形可以如何改善SNR并减轻由相同基站(BS)服务的多个MIMO接收器之间的干扰的示意图。图2为示出了可以如何在频域和/或时域使用差分RF波束成形、动态数字微调和多路复用的透视图。图3为使用不同反馈选项和波束配置操作的多个接收器的总吞吐量(总速率)的结果图；图4为描绘使用混合波束成形同时服务多个UE的过程的流程图。图5为描绘响应于单个波束标识反馈而联合选择发射RF波束和用户终端的方法的流程图。图6为描绘用于响应于利用信号强度和/或调度权重度量作出的单个波束标识反馈而联合选择发射RF波束和用户终端的方法的流程图，其中该选择是用于以更好的性能同时服务更多数量的多个用户。图7为描绘用于响应于至少一些标识两个以上波束或波束图案的响应用户终端而联合选择发射RF波束和用户终端的方法的流程图。具体实施方式公开了一种混合波束成形方法，用于改善基站(BS)与其小区区域内服务的无线终端(UE)之间的信噪比(signaltonoiserationratio，SNR)和总吞吐量。在一个实施例中，所述BS仅通过RF模拟操作(manipulation)发送不同图案的波束成形的信号，该波束成形的信号是顺序地从所述BS可用的波束图案有限集合中选择的。每个检测一个或多个独一无二波束图案的相应部分的UE反馈报告，该报告标识对该UE最有效的一个或多个检测的波束图案(或标识发送波束图案的信号或时隙(slot)；例如，通过使用标识索引的项目)。所述UE可以在所述反馈报告中包括附加信息，所述附加信息还标识与所述报告中优选发射波束图案对应的一个或多个本地检测的RF波束图案的接收信号强度和质量度量中的至少一个。然后，所述BS调度多维传输协议规划，该传输协议规划包括在可行的情况下，由使用相同的时间和/或频率资源的一个或多个UE对一个或多个传输时隙的共享的同时使用。对于由相应的UE共享的资源，所述多维传输协议可以是采用频分多址和/或时分多址的多维传输协议。利用针对所使用的波束图案而优化的基带预编码，执行对短期动态信道条件改变的适应。图1A为示出了具有多端口基站110(例如，具有多天线发射器的基站)和大量(仅示出了两个：120A和120B)多端口接收器120(例如，每个包括多天线MIMO接收器——多输入/多输出接收器)的示例性无线通信系统100的框图。基站110设计为通过易受噪声和/或干扰影响的无线通信传输空间115耦合到接收器120。该设计可以应用于宽带传输块协议104，其中，常规来说，传输块时隙中每个可用的传输块时隙一次服务一个接收器。然而，随着基站110的小区区域中接收器120的数量增加，期望使用波束成形来改善信噪比(SNR)性能并减少系统100的多用户干扰，以便能够服务大量的接收器120，即使在协议104的相同时频资源单元中的同时传输可能彼此干扰。理想地，传输块协议104中的任何频率列时隙(frequencycolumnslot)和/或时间行时隙(timerowslot)(其中101是时间传输时隙(temporaltransmissionslot)的轴，102是约束带宽传输时隙的正交轴)应当可用于任何接收器(例如，120A、120B)，无论该接收器放置在BS110的相应小区区域内的哪个位置。然而，三维(three-dimensional，3D)空间信道环境可以为多个接收器中每个接收器呈现不同的多径(multipaths)、反射和噪声条件，使得每个接收器经历不同的基站(BS)到接收器的耦合条件。在该图中，通信信道的三维(3D)方面表示为3D位置的函数，例如在Xch，Ych，Zch空间参考帧中的位置。信道行为作为时间、温度、湿度和其他环境变量的函数，也可能存在变化。理想地，在所示的传输块协议104中沿着轴103的任何波束图案时隙应该可用于任何接收器(例如，120A、120B)，不论该接收器放置在BS110的相应小区区域内的哪个位置。然而，三维(3D)空间信道环境(例如，115A-又称信道A，115B-又称信道B)可以为相应的UE的不同位置的多个波束图案中的每一个波束图案呈现不同的多径、反射和噪声条件，使得每个接收器(例如，移动终端)，在处于不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由基站执行的混合波束成形方法，包括：在发送导频信号时，使用所述基站的模拟波束成形子系统对RF输出波束图案的有限集合进行顺序索引；接收来自一个或多个终端的无线反馈报告，所述无线反馈报告标识由相应的反馈提供终端接收的至少一个优选RF输出波束图案；为一个可分配的传输时隙分配两个以上所述反馈提供终端，以同时用于前向链路传输；以及分别为所述两个以上分配的终端选择不同的RF输出波束图案，以承载同时的数据传输，其中，所述为所述可分配的传输时隙分配所述两个以上终端，以及所述选择不同的RF输出波束是基于所述基站接收的相应的无线反馈报告的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.29 US 15/197,0301.一种由基站执行的混合波束成形方法，包括：在发送导频信号时，使用所述基站的模拟波束成形子系统对RF输出波束图案的有限集合进行顺序索引；接收来自一个或多个终端的无线反馈报告，所述无线反馈报告标识由相应的反馈提供终端接收的至少一个优选RF输出波束图案；为一个可分配的传输时隙分配两个以上所述反馈提供终端，以同时用于前向链路传输；以及分别为所述两个以上分配的终端选择不同的RF输出波束图案，以承载同时的数据传输，其中，所述为所述可分配的传输时隙分配所述两个以上终端，以及所述选择不同的RF输出波束是基于所述基站接收的相应的无线反馈报告的。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基站具有多个可用RF链以及多个天线，所述天线可操作耦合到所述可用RF链，以形成所述RF输出波束图案集合。3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，标识优选RF输出波束图案的所述相应的无线反馈报告包括至少标识所接收的RF输出波束图案中最强的或最佳质量的RF输出波束图案的那些无线反馈报告。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，为接收的信号提供反馈，所述接收的信号是占用传输块中预先分配的导频时隙的导频信号。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述标识至少一个优选RF输出波束图案使用了报告最小化技术，所述报告最小化技术选自包括下述的组：所述相应的反馈提供终端的每一个提供索引值，所述索引值标识本地确定的至少一个优选RF输出波束图案；所述相应的反馈提供终端的每一个，不以任何特定的顺序提供两个以上索引值，所述索引值标识一个或多个RF输出波束图案在本地接收的部分中本地确定的包括N个最强RF输出波束图案的集合，其中N为表示索引值的数量的整数；所述相应的反馈提供终端的每一个以预定义的排序顺序提供两个以上索引值，所述索引值标识一个或多个RF输出波束图案在本地接收的部分中本地确定的包括N个最强RF输出波束图案的集合，其中N为表示索引值数量的整数；所述相应的反馈提供终端的每一个提供一个或多个功能系数值，所述功能系数值标识一个或多个RF输出波束图案在本地接收的部分中的本地确定的N个最强RF输出波束图案的集合，其中N为整数，表示标识的RF输出波束图案的数量，其中，所述一个或多个功能系数值适用于预定义功能，使得对所述N个RF输出波束图案的标识可以从具有所提供的一个或多个功能系数值的预定义功能导出；所述相应的反馈提供终端的每一个，不以任何特定的顺序提供两个以上索引值，所提供的索引值标识一个或多个RF输出波束图案在本地接收部分中的本地确定的N个最强RF输出波束图案的集合，其中N为表示索引值的数量的整数，并且所述相应的反馈提供终端的每一个还为所标识的N个最强RF输出波束图案中的每一个提供接收的信号强度或信道质量指示CQI；所述相应的反馈提供终端的每一个以预定义的排序顺序提供两个以上索引值，所述索引值标识一个或多个RF输出波束图案本地接收部分中本地确定的N个最强RF输出波束图案，其中N为表示索引值的数量的整数，并且所述相应的反馈提供终端的每一个还为所标识的N个最强RF输出波束图案中的每一个提供接收的信号强度或信道质量指示CQI；以及所述相应的反馈提供终端的每一个提供一个或多个功能系数值，所述功能系数值标识一个或多个RF输出波束图案本地接收部分中本地确定的N个最强RF输出波束图案，其中N为整数，表示标识的RF输出波束图案的数量，其中，所述一个或多个功能系数值适用于预定义功能，使得对所述N个RF输出波束图案的标识可以从具有所提供的一个或多个功能系数值的预定义功能导出，并且所述相应的反馈提供终端的每一个还为所标识的N个最强RF输出波束图案中的每一个提供接收的信号强度或通信质量指示CQI。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中每个基站BS具有基带预编码部分，可用于为所述相应的无线终端的可调基带滤波部分提供相应的基带预编码。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述报告最小化技术包括：提供编码的两个以上相应的RF输出波束的标识为组合值，所述组合值是标识的输出波束的索引以及该波束在反馈报告中的索引的二项式系数之和。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中：所述反馈提供终端的每一个在其反馈中标识的相应的RF输出波束图案的数量由网络提供的配置数据确定，或者基于预先指定的接收信号强度要求确定，和/或基于接收质量超过预定阈值的预先指定要求确定，和/或基于在分别为标识的所述基站发送的RF输出波束图案的最强接收信号强度之间测量的接收质量在预定强度间隔内。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述基站为一个可分配的传输时隙分配两个以上不同的RF输出波束图案，用于为所述两个以上分配的终端执行相应的数据传输之前：所述基站指示所述一个或多个分配的终端期望在分配的至少一个可分配的传输时隙上使用相应的所述两个以上不同的RF输出波束图案进行相应传输。10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述基站选择两个以上不同的RF输出波束图案，用于在所述分配的至少一个可分配的传输时隙为所述两个以上分配的终端执行相应的数据传输之前：所述基站顺序执行：(a)根据候选发射波束图案集合中发射RF波束图案的冲突的次数或加权冲突次数的升序，从候选发射波束图案集合中选择发射RF...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳国森，张博涵，戚效锋，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44