无线通信系统中发送和接收波束信息的装置及方法
【技术领域】
[0001] 本公开的示例性实施例涉及在无线通信系统中发送和接收波束相关的信息。
【背景技术】
[0002] 开发无线通信系统以支持更高的数据传输速率，以满足不断增加的无线数据业务 需求。已开发出在近年中被广泛使用的第4代(4G)系统以达到增强频谱效率来提高数据传 输速率的目的。然而，预计频谱效率的增强无法满足日益增长的无线数据通信的需求。
[0003] 作为用于提供更高的数据传输速率的解决方案，可以考虑使用更宽的频带。当前 移动通信蜂窝系统使用约5千兆赫的带宽。然而，由于频率是有限的资源，因此很难保证更 宽的频带。因此，需要用于保证在较高频率而不是当前使用的频带下的宽带频率的方法。
[0004] 随着无线通信频率的增加，传播路径损耗增大。由于传播路径损耗，传播距离相对 缩短，并且从而减小了服务覆盖。作为解决这些问题一一也即，减少传播路径损耗和增加传 播距离的重要技术之一，波束赋形受到重视。
[0005] 用于发送的波束赋形(beamforming for transmission)--执行其以发送信号， 通常使用多个天线以聚焦在特定方向上的从天线发送的信号。一组多个天线可被称为阵列 天线，并且包括在阵列天线中的每一个天线可以被称作天线元件(antenna element)。用于 发送的波束赋形可以提高信号的传播距离，并且也很少在其他方向上发送信号，所以可以 大大降低对其它用户的干扰。接收侧可以使用接收阵列天线相对于接收信号执行用于接收 的波束赋形。用于接收的波束赋形通过聚焦在特定方向上的波束的接收，提高进入到相应 的方向的接收信号的灵敏度，并且通过排除不同于相应方向的方向上接收到的信号屏蔽干 扰信号。
[0006] 另外，随着传输频率的增大，波的波长减小。因此，当提供了半波天线时，阵列天线 可以由在同一区域的更多天线元件构成。也即，当使用高频带时，可以获得比在低频带施加 波束赋形时更高的天线增益。
【发明内容】
[0007] 为了解决上述缺陷，一个主要目的是提供用于在基于超高频波束赋形的无线通信 系统中有效地进行调度的装置和方法。
[0008] 本发明的另一个目的是当不同的无线环境共存时，提供无线通信系统中用于管理 高效调度的装置和方法。
[0009] 本发明的另一个目的是提供一种无线通信系统中的用于上行链路信令和调度的 装置和方法。
[0010] 本发明的另一个目的是提供一种在无线通信系统中用于指示两个或多个可分配 模拟发送波束的装置和方法。
[0011] 本发明的另一个目的是提供一种无线通信系统中用于分配与最优模拟发送波束 不同的模拟发送波束的装置和方法。
[0012] 根据本公开的一个方面，一种无线通信系统中的接收端的操作方法包括:生成指 示可分配给接收端的两个或更多模拟发送波束的信号；以及发送该信号。
[0013] 根据本公开的另一个方面，一种无线通信系统中的发送端的操作方法包括:接收 指示可分配给接收端的两个或更多模拟发送波束的信号；以及基于该信号分配模拟发送波 束给接收端。
[0014] 根据本公开的另一个方面，无线通信系统中的接收端包括：用于生成指示可分配 给接收端的两个或更多模拟发送波束的信号的控制器;以及用于发送信号的发送单元。
[0015] 根据本公开的另一个方面，无线通信系统中的发送端包括：用于接收指示可分配 给接收端的两个或更多模拟发送波束的信号的接收单元；以及用于基于该信号分配模拟发 送波束给接收端的控制器。
[0016]在无线通信系统中，在接收端以各种方式获得优选的波束信息，使得发送端 (transmitting end)可以获得一定程度的自适应地分配波束到接收端的自由。因此，可以 实现波束之间的负载平衡以及自由度。
【附图说明】
[0017] 为更完整的理解本公开及其优点，现在结合附图进行以下描述，其中相似的参考 标号代表相似的部件：
[0018] 图1示出了根据本公开示例性实施例的显示无线通信系统中的根据波束是否执行 的调度区域的视图；
[0019] 图2示出了根据本公开示例性实施例的显示无线通信系统中不同的无线环境的例 子的视图；
[0020] 图3示出了根据本公开示例性实施例的显示无线通信系统中发送波束和接收波束 的例子的视图；
[0021] 图4示出了根据本公开示例性实施例的显示无线通信系统中的帧结构的视图；
[0022] 图5示出了根据本公开示例性实施例的显示无线通信系统中的上行链路信令的解 释的例子的视图；
[0023] 图6示出了根据本公开示例性实施例的显示无线通信系统中的分类波束组的例子 的视图；
[0024] 图7示出了根据本公开示例性实施例的显示无线通信系统中的位图的构成的例子 的视图；
[0025] 图8示出了根据本公开示例性实施例的显示无线通信系统中的接收端的操作过程 的视图；
[0026] 图9示出了根据本公开另一示例性实施例的显示无线通信系统中的接收端的操作 过程的视图；
[0027] 图10示出了根据本公开另一示例性实施例的显示无线通信系统中的接收端的操 作过程的视图；
[0028] 图11示出了根据本公开另一示例性实施例的显示无线通信系统中的接收端的操 作过程的视图；
[0029] 图12示出了根据本公开另一示例性实施例的显示无线通信系统中的接收端的操 作过程的视图；
[0030] 图13示出了根据本公开示例性实施例的显示无线通信系统中的发送端的操作过 程的视图；
[0031] 图14示出了根据本公开的另一示例性实施例的显示无线通信系统中的发送端的 操作过程的视图；
[0032]图15示出了根据本公开的另一示例性实施例的显示无线通信系统中的发送端的 操作过程的视图；
[0033]图16示出了根据本公开的另一示例性实施例的显示无线通信系统中的发送端的 操作过程的视图；
[0034] 图17示出了根据本公开的示例性实施例的显示无线通信系统中的接收端的块结 构的视图；
[0035] 图18示出了根据本公开的示例性实施例的显示无线通信系统中的发送端的块结 构的视图；以及
[0036] 图19示出了根据本公开的示例性实施例的显示无线通信系统中的波束赋形的块 结构的视图。 具体实施例
[0037] 将参照附图在下文说明本公开的示例性实施例。在下面的描述中，没有详细描述 公知的功能或结构，因为它们将以不必要的细节混淆本发明。同样地，本文所使用的术语根 据本发明的功能来定义。因此，这些术语可以根据用户或操作者的意图和用途而变化。也 SP，本文所用的术语必须基于本文所作的描述来理解。
[0038] 此后，将解释无线通信系统中用于发送和接收优选波束信息的技术。在下面的解 释中，为了便于说明，将使用用于表示用于识别波束的信息的术语以及用于配置其他优选 的波束信息的术语。因此，本公开并不限于下面将要描述的术语，而可以使用指示具有相同 的技术含义的对象的其它术语。
[0039] 图1示出了根据本公开示例性实施例的显示无线通信系统中的根据波束赋形是否 执行的调度区域的视图。图1示出了当基站120执行波束赋形时，也即，基站120使用指向性 波束发送信号时，使用单一波束的终端11 〇的调度允许区域（Schedu 1 ing-a 11 owab 1 e area)，以及当基站120不执行波束赋形时，也即，基站120使用全向波束发送信号时，终端 110的调度允许区域。
[0040] 当施加波束赋形时，基站12 0和终端110应该向对方告知其优选的模拟波束 (analogue beam)的方向。因为基站120可以同时发送的波束的最大数量通常受硬件能力的 限制(例如，射频(RF)链的数量等等），所以可能存在用户调度的限制。
[0041] 参照图1，当不执行波束赋形时，基站120的发送信号不具有方向性。因此，不管终 端110位于小区覆盖范围内的何处，基站120都可以执行调度。换言之，不进行波束赋形时， 基站120可以在每单位时间执行所有方向上的用户的调度。
[0042] 另一方面，当执行波束赋形时，基站120的发送信号具有对应于所选择的波束的指 向性。因此，当执行波束赋形时，在每单位时间，基站120应当相对于位于有限数量的模拟波 束的方向的用户进行调度。例如，当考虑单个波束时，为了使基站120能够相对于终端110执 行调度，终端110应该位于关于参考波束的方向的预定的角度范围内，或者如果不考虑波束 的方向，则应位于波束的反射波可以到达的区域。也即，当执行波束赋形时，调度的自由度 可能会降低。结果是，当可用的波束由于连接的终端的数量或地域分配受限，以及终端110 不位于相应的可用波束的方向的区域中时，可能难以相对于终端110执行调度。
[0043] 当对于下行链路通信执行波束赋形时，基站可以确定每个阵列天线的最优模拟波 束，并且此外，可以确定将被施加到通过多个阵列天线进行发送的信号的数字预编码向量。 例如，模拟波束与预编码矢量可由终端来选择，并且可以反馈给基站，然后可以用于基站中 的调度。然而，当不执行数字波束赋形时，可以不确定预编码矢量。
[0044] 根据基站的可用波束的数量以及频带，调度可能受限。调度受限可能会导致诸如 服务延迟的问题，这是在有许多用户的区域伴随着基站的调度的计算的问题。此外，使用超 高频带可能导致信号的透射率变得比在相对较低的频率下更低，从而从室外空间向室内空 间透射变得困难的问题。考虑到诸如调度或透射率退化的限制的通信环境，可以考虑使用 中继器。
[0045] 图2示出了根据示例性实施例的显示无线通信系统中不同无线环境的例子的视 图。图2示出了两种类型的无线环境。参照图2,终端A 211位于室外区域并且终端B 212位于 室内区域。纽约大学(NYU)(拉帕波特教授)进行的信道建模实验表明，在户外区域的终端可 以在视距(L0S)和非视距(NL0S)的任何条件下正常通信。因此，终端A 211发送无线电信号 到基站220,并从基站220接收无线信号。然而，在室内区域，中继器230、无线电遥控头(RRH) 等可以用来克服如上所述的进入室内区域的信号的低透射。在这种情况下，终端B 212可以 发送无线信号到中继器230并且从中继器230接收无线信号。因为中继器230位于室内区域 中，所以中继器230并不需要通过波束赋形来增加传输距离。因此，中继器230可以具有无需 波束赋形而在所有方向上的辐射信号的全向辐射特性。
[0046] 也即，终端211和终端212可以根据情况位于发送全向信号的小区内或发送定向信 号的小区内。换言之，终端211和终端212可以是在其中执行波束赋形的无线环境或在其中 不执行波束赋形的无线环境。此外，在执行波束赋形时，可以根据在发送端所使用的波束宽 度划分无线环境。在图2的情况中，示出的室外区域为在其中执行了波束赋形的无线环境， 而示出的室内区域为在其中不执行波束赋形的无线环境。然而，本公开内容考虑的室内区 域和室外区域，并不总是与是否执行如图2所示的波束赋形相关。因此，可能在室外区域建 立其中不进行波束赋形的无线环境，或者可能在室内区域建立在其中进行波束赋形的无线 环境。
[0047] 图3示出了根据本公开示例性实施例的显示无线通信系统中的发送波束和接收波 束的例子的视图。
[0048] 参照图3,基站320在不同的方向使用波束#1至撕t，以及终端310在不同的方向使 用波束#