无线通信系统中使用波束成形的信号传输方法和装置制造方法及图纸

公开了一种用于与IoT技术合并用于支持高于4G系统的数据传输速率的5G通信系统的通信技术及其系统。本公开可以应用于智能服务(例如，智能家居，智能建筑，智能城市，智能汽车或联网汽车，医疗保健，数字教育，零售，安全和安全相关服务等)的基础上5G通信技术和物联网相关技术。根据本发明专利技术的实施方式，基站在无线通信系统中发送信号的方法包括以下步骤：通过至少一个波束向终端发送包括波束方向信息的至少一个波束索引；从终端接收由终端确定的优选波束索引；基于优选波束索引确定的基站和终端之间的信道矩阵；并允许基站根据信道矩阵向终端发送信号。该研究是在科学、信息通信技术和未来规划部的“政府范围千亿韩国业务”的支持下进行的。

Signal transmission method and device using beam shaping in wireless communication system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线通信系统中使用波束成形的信号传输方法和装置
本公开涉及一种在无线通信系统中使用的基于波束成形的信号传输方法和设备，具体地，涉及一种借助于移相器选择波束并基于无线通信系统的多天线系统环境中的有限信道信息来发送信号的方法和设备。这项研究是在“政府部门千兆韩国(GigaKOREA)项目”的支持下进行的。
技术介绍
为了满足自4G通信系统部署以来对无线数据流量的增长需求，已经致力于开发改进的5G或前5G通信系统。因此，5G或前5G通信系统也称为“超4G网络”或“后LTE系统”。为了实现更高的数据速率，正在考虑在更高频带(毫米波)(例如60GHz频带)中实现5G通信系统。为了减少无线电波的传播损耗并增加传输距离，正在讨论将波束成形，大规模多输入多输出(MIMO)，全维MIMO(FD-MIMO)，阵列天线，模拟波束成形和大规模天线技术用于5G通信系统。此外，在5G通信系统中，正在基于先进的小型小区、云无线接入网络(RAN)、超密集网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程、移动网络、协作通信、协作多点(CoMP)、接收端干扰消除等进行系统网络改进的开发。在5G系统中，已经开发了作为高级编码调制(ACM)的混合FSK和QAM调制(FQAM)和滑动窗口叠加编码(SWSC)，作为高级访问技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址(NOMA)和稀疏码多址(SCMA)。互联网是人类生成和消费信息的以人为中心的连接网络，现在正在发展为物联网(IoT)，在这种物联网中，诸如事物之类的分布式实体在没有人为干预的情况下交换和处理信息。通过与云服务器连接，物联网技术和大数据处理技术相结合的万物互联(IoE)已经出现。由于物联网的实施需要诸如“传感技术”、“有线/无线通信和网络基础设施”，“服务接口技术”和“安全技术”等技术要素，因此最近已经对传感器网络、机器到机器(M2M)同信、机器类型通信(MTC)等等进行了研究。这样的物联网环境可以提供智能互联网技术服务，通过收集和分析所连接的东西之间产生的数据来为人类生活创造新的价值。通过现有信息技术(IT)和各种工业应用的融合和组合，物联网可应用于智能家居，智能建筑，智能城市，智能汽车或联网汽车，智能电网，医疗保健，智能家电和先进医疗服务等多个领域。根据这些发展，已经进行了各种尝试以将5G通信系统应用于物联网网络。例如，诸如传感器网络、机器类型通信(MTC)和机器到机器(M2M)通信的技术可以通过波束成形、MIMO和阵列天线来实现。作为上述大数据处理技术的云无线电接入网络(RAN)的应用也可以看作5G技术和IoT技术的融合的示例。超高频带(例如，高于30GHz)被认为指定为5G通信技术标准，具有等于或小于10mm的波长，因此称为“毫米波频带”。毫米波频带的主要特征之一是与低频带相比的高传播损耗。这是因为随着频率的增加波长减小；幸运的是，使用由多个天线元件组成的高增益模拟定向天线的波束成形技术可以克服由毫米波频率的短波长引起的传播损耗。因此，基于多天线的波束成形设计是毫米波频带通信的关键特征之一。通过以根据通信对方的位置应用存储在存储装置中的方向特定相位值之一的方式来调整多个天线元件的相位，可以在期望的方向上形成波束。通常，使用多输入多输出(MIMO)技术来实现高数据速率。为了增加总吞吐量，需要与通常在天线数量上受限的多个移动终端同时通信。然而，同时向多个终端形成多个波束可能引起波束间干扰，这使得难以实现终端的期望数据速率。
技术实现思路
技术问题为了解决上述问题，本公开提供了一种用于配置模拟波束图案的方法，该模拟波束图案能够在考虑干扰方向的情况下使波束间干扰最小化并且去除数字前端处的干扰信号以及估计基站和终端之间的信道。即使在不能使用信道测量目的导频符号的环境中，也是如此。技术方案根据本公开的实施方式，无线通信系统中的基站发送信号的方法包括：通过至少一个波束向终端发送包括波束方向信息的至少一个波束索引，从终端接收由终端确定的优选波束索引；基于优选波束索引确定基站和终端之间的信道矩阵；并基于信道矩阵向终端发送信号。根据本公开的另一实施方式，无线通信系统的基站包括：天线，被配置为通过至少一个波束向终端发送包括波束方向信息的至少一个波束索引；移相器，被配置为调整天线的波束方向角度；控制器，被配置为控制以从终端接收由终端确定的优选波束索引，基于优选波束索引确定基站和终端之间的信道矩阵，并控制移相器基于信道矩阵向终端发送信号。根据本公开的另一实施方式，无线通信系统中的终端接收信号的方法包括：通过至少一个波束从基站接收包括波束方向信息的至少一个波束索引；在至少一个波束中确定优选波束索引；将优选波束索引发送到基站；并基于由优选波束索引确定的信道矩阵接收由基站发送的信号。根据本公开的另一实施方式，无线通信系统中的终端包括：处理器，被配置为控制以将从基站接收的至少一个波束索引中的一个确定为优选波束索引；发射器，被配置为将优选波束索引发送到基站；以及接收器，被配置为从基站接收包括至少一个波束索引的至少一个波束，并且基于由优选波束索引确定的信道矩阵接收信号。有益效果本公开提出了在多用户MIMO(MU-MIMO)环境中的模拟波束管理技术，而没有增加额外的复杂性，并且提供了一种用于在不能使用信道测量用导频符号的环境中去除数字前端处的干扰信号的方法。附图说明图1是示出无线通信系统中的基站和终端之间的波束传输结构的图；图2是示出根据本公开的实施方式的用于基站在无线通信系统中发送信号的方法的流程图；图3是示出根据本公开的实施方式的用于确定信道矩阵的方法的图；图4是根据本专利技术另一实施方式的基站的信号传输方法的流程图；图5是示出根据本公开的实施方式的用于确定模拟波束成形矩阵的方法的图；图6是示出根据本公开的实施方式的基站的混合波束成形过程的图；图7是示出根据本公开的实施方式的基站和终端之间的通信架构的图；图8是示出根据本公开的实施方式的终端的信号接收方法的流程图；以及图9是示出根据本公开的实施方式的终端的配置的框图。具体实施方式可以省略对本领域公知的以及与本公开无直接关系的技术规范的详细描述，以避免模糊本公开的主题。这旨在省略不必要的描述，以便清楚说明本公开的主题。出于同样的原因，在附图中夸大、省略或简化了一些元件，并且在实践中，元件可具有与附图中所示的尺寸和/或形状不同的尺寸和/或形状。在整个附图中，相同或等同的部件由相同的附图标记表示。通过参考示例性实施方式的以下详细描述和附图，可以更容易地理解本公开的优点和特征以及实现该优点和特征的方法。然而，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的示例性实施方式；相反，提供这些示例性实施方式是为了使本公开彻底和完整，并且将本公开的概念完全传达给本领域技术人员，并且本公开将仅由所附权利要求限定。贯穿说明书，相同的附图标记指代相同的元件。将理解，流程图和/或框图的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得通过计算机的处理器或其他可编程数据处理装置执行的指令创建用于实现流程图和/或框图中指定的功能/行为的方式。这些计算机程序指令还可以存储在非暂时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在无线通信系统中由基站发送信号的方法，所述方法包括：通过至少一个波束将包括波束方向信息的至少一个波束索引发送到终端；从所述终端接收由所述终端确定的优选波束索引；基于所述优选波束索引确定所述基站和所述终端之间的信道矩阵；以及基于所述信道矩阵向所述终端发送信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.28 KR 10-2016-0159411;2017.02.10 KR 10-2011.一种在无线通信系统中由基站发送信号的方法，所述方法包括：通过至少一个波束将包括波束方向信息的至少一个波束索引发送到终端；从所述终端接收由所述终端确定的优选波束索引；基于所述优选波束索引确定所述基站和所述终端之间的信道矩阵；以及基于所述信道矩阵向所述终端发送信号。2.如权利要求1所述的方法，还包括：根据所述优选波束索引的输入来识别从映射表中检索的模拟波束成形矩阵，并基于所述模拟波束成形矩阵将信号发送到所述终端，其中，确定所述信道矩阵包括：基于包含在所述优选索引中的所述波束方向信息和在所述基站中布置的至少一个天线元件之间的间隔或所述基站中布置的至少一个天线元件的数量来确定所述信道矩阵。3.如权利要求1所述的方法，其中确定所述信道矩阵包括使用公式8确定所述信道矩阵：[公式8]H＝[h1(θ),h2(θ),...,hi(θ)]hi(θ)＝exp(-j*(2π)*(i-1)*d*sinθ/λ)其中H表示所述信道矩阵，i表示天线元件编号1至a，d表示天线元件间隔，θ表示波束方向，λ表示波长。4.如权利要求1所述的方法，其中确定所述信道矩阵包括使用公式9确定所述信道矩阵：[公式9]h(θ)＝[h1(θ),h2(θ),...,hi(θ)]hi(θ)＝exp(-j*(2π)*(i-1)*dh*sinθ/λ)其中H表示所述信道矩阵，i表示水平天线元件编号1至a，dh表示水平天线元件间隔，θ表示水平波束方向，λ表示波长，k表示垂直天线元件编号1至a，dk表示垂直天线元件间隔，表示垂直波束方向。5.如权利要求1所述的方法，其中发送所述信号包括：基于由所述信道矩阵确定的数字波束成形矩阵和模拟波束成形矩阵来发送所述信号，所述模拟波束成形矩阵使用公式10来计算：[公式10]V＝(HH*H)-1*HH其中V表示所述模拟波束成形矩阵，H表示所述信道矩阵，并且所述数字波束成形矩阵使用公式11计算：[公式11]W＝((V*H)H*(V*H))-1*(V*H)H其中W表示所述数字波束成形矩阵，V表示所述模拟波束成形矩阵，以及H表示所述信道矩阵。6.如权利要求5所述的方法，其中确定所述信道矩阵包括：识别所述优选波束索引的所述波束方向信息；基于所述波束方向信息确定波束方向校准范围；在所述波束方向校准范围内导出多个信道矩阵；以及在所述多个信道矩阵中确定所述基站和所述终端之间具有最佳信道状态的信道矩阵，作为用于发送所述信号的信道矩阵，用于发送所述信号的信道矩阵是在通过所述多个信道矩阵在所述基站和所述终端之间形成多个信道的情况下，基于从所述终端向所述基站反馈的信道状态信息CQI确定的。7.一种无线通信系统的基站，所述基站包括：天线，配置为通过至少一个波束将包括波束方向信息的至少一个波束索引发送到终端；移相器，配置为调整所述天线的波束方向角；以及控制器，配置为控制从所述终端接收由所述终端确定的优选波束索引，并基于所述优选波束索引确定所述基站和所述终端之间的信道矩阵，并控制所述移相器以基于所述信道矩阵将信号发送到所述终端。8.如权利要求7所述的基站，其中，所述天线包括至少一个天线元件和存储器，所述存储器存储根据所述优选波束索引的输入而输出模拟波束成形矩阵的映射表，并且所述控制器配置为控制以基于所述优选波束索引中包括的所述波束方向信息、至少一个天线元件之间的间隔或...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔宝庚，黄瑾喆，朴孝烈，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR