无线电信网络的制作方法

[0001]
本发明涉及无线电信网络，包括蜂窝电信网络和无线局域网。


背景技术：

[0002]
无线电信网络利用射频传输进行通信。随着用户对无线电信网络的需求的增加 (例如，对于更高的数据速率)，无线网络已经被设计为利用相对高的无线电频率(与在较早的电信网络中使用的无线电频率相比)并且因此相应地利用短波长，例如毫米波(“mmwave”)。然而，存在与这些无线网络相关联的问题，包括相对短的传播距离。为了对此进行补偿，使用称为波束成形的技术来提供多个发送器与(一个或更多个)接收器之间的定向传输。从多个发送器中的每一个发送的各个信号在发送之前被改变，使得接收器处的各个信号的组合相长地干涉以提高信号增益，从而与全向发送器相比提高了数据速率或可靠性。
[0003]
波束成形技术的一种实现是在用于蜂窝电信网络的第3代合作伙伴项目(3gpp) 长期演进(lte)协议中。在这些蜂窝网络中，基站发送关于其覆盖区域的多个波束，并且用户设备(ue)选择这些波束之一来接收数据。在lte版本13中，提出了一种两级波束管理方法，用于基站和ue选择波束并将其配置(例如通过定义特定的波束方向)用于随后的数据传输。在称为波束选择的第一级中，基站经由多个波束发送关于其整个覆盖区域的周期性参考信号。这些被称为波束成形(bf)信道状态信息
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参考符号(csi-rs)，并且传输对于所有用户是公共的。ue接收这些bf csi-rs中的一个或更多个，并且作为响应，向基站发送标识其优选波束的csi-rs指示符(cri)。在称为波束精化的波束管理方法的第二级中，基站再次发出周期性参考信号，但是这现在是ue特定的，并且经由cri中标识的优选波束发送到ue。这被称为ue特定 bf csi-rs，并且被用于改善针对单个ue的信道参数估计。
[0004]
与第二级ue特定bf csi-rs相比，第一级bf csi-rs被发送相对长的时间段。这样做，减少了csi估计的开销。然而，本发明人认识到一个问题，即共享特定ue 特定bf csi-rs波束的ue的数量(即计数)可能超过ue特定csi-rs波束可以支持的数据流的数量。因此希望减轻这个问题。


技术实现要素：

[0005]
根据本发明的第一方面，提供了一种无线电信网络中的方法，该网络包括具有整个覆盖区域的发送器，并且该网络还包括在发送器的整个覆盖区域内的多个用户设备 (ue)，该方法包括：接收数据，该数据指示所述多个ue中位于所述发送器的整个覆盖区域的第一部分中的ue的第一计数，并且还指示所述多个ue中位于所述发送器的整个覆盖区域的第二部分中的ue的第二计数；将第一计数和第二计数与预定阈值进行比较；以及发送具有第一波束覆盖区域的第一数据波束和具有第二波束覆盖区域的第二数据波束，其中，第一波束覆盖区域的大小基于第一计数与预定阈值的比较，并且第二波束覆盖区域的大小基于第二计数与预定阈值的比较。
[0006]
接收指示第一计数和第二计数的数据的步骤可以包括以下子步骤：发送关于发送器的整个覆盖区域的第一级波束集合，其中，所述第一级波束集合中的各个第一级波束覆盖大小基本上等于第一波束覆盖区域的相应第一级波束覆盖区域；从各ue接收标识所述第一级波束集合中的优选波束的数据，其中，所述第一计数是将所述第一级波束集合中的第一第一级波束标识为其优选波束的ue的计数，而所述第二计数是将所述第一级波束集合中的第二第一级波束标识为其优选波束的ue的计数。
[0007]
在肯定确定第二计数高于预定阈值之后，该方法还可以包括以下步骤：在第二第一级波束的覆盖区域附近发送第二级波束集合，其中，所述第二级波束集合中的各个第二级波束覆盖大小基本上等于第二波束覆盖区域的相应第二级覆盖区域；以及从各 ue接收标识所述第二级波束集合中的优选波束的数据。
[0008]
所接收的数据还可以指示所述多个ue中位于所述第二级波束集合中的第一第二级波束内的ue的第三计数以及所述多个ue中位于所述第二级波束集合中的第二第二级波束内的ue的第四计数，并且所述方法还可以包括以下步骤：确定ue的第四计数高于预定阈值；以及发送关于所述第二第二级波束的覆盖区域的第三级波束集合，其中，所述第三级波束集合中的各个第三级波束覆盖小于所述第二波束覆盖区域的相应第三级覆盖区域。
[0009]
发送器可以是无线局域网(wlan)网络节点和/或蜂窝电信网络节点的一部分。
[0010]
根据本发明的第二方面，提供了一种包括指令的计算机程序产品，当由计算机执行该程序时，使计算机执行本发明第一方面的方法。计算机程序可存储在计算机可读数据载体上。
[0011]
根据本发明的第三方面，提供了一种包括处理器和发送器的无线电信网络节点，其中，所述处理器被配置成：接收数据，该数据指示所述多个ue中位于所述发送器的整个覆盖区域的第一部分中的ue的第一计数，并且还指示所述多个ue中位于所述发送器的整个覆盖区域的第二部分中的的ue的第二计数；将第一计数和第二计数与预定阈值进行比较；并且发送具有第一波束覆盖区域的第一数据波束和具有第二波束覆盖区域的第二数据波束，其中，第一波束覆盖区域的大小基于第一计数与预定阈值的比较，并且第二波束覆盖区域的大小基于第二计数与预定阈值的比较。
附图说明
[0012]
为了可以更好地理解本发明，现在将参照附图仅通过示例来描述本发明的实施方式，在附图中：
[0013]
图1是例示本发明的实施方式的蜂窝电信网络的示意图；
[0014]
图2是例示图1的网络的基站的第一传输选项的示意图；
[0015]
图3是例示图1的网络的基站的第二传输选项的示意图；
[0016]
图4是例示图1的网络的基站的第三传输选项的示意图；
[0017]
图5是例示本发明的方法的实施方式的流程图；
[0018]
图6是例示图1的网络的基站的示意图；以及
[0019]
图7是例示图6的基站的处理器的示意图。
csi-rs波束中的波束窄(换句话说，k个bf csi-rs中的波束具有第一宽度，而k1个bf csi-rs中的波束具有第二宽度，其中第二宽度比第一宽度窄)。k1个bf csi-rs波束中的各波束包括相对于任何其它波束唯一地标识k1个bf csi-rs波束中的一个波束的标识符，并且从基站10沿唯一方向被引导。
[0026]
在步骤s11中，多个ue 20中在k1个bf csi-rs波束中的一个或更多个内的任何ue接收并解码相关联的唯一标识符，以便确定其优选波束(类似于上述步骤s3)。在步骤s13中，ue向基站10发送包括cri的反馈消息，该cri包括k1个bf csi
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rs波束中的优选波束的唯一标识符。基站10更新其存储器以标识多个ue中的各 ue与其所识别出的优选波束(其现在可以是针对各ue的k或k1个bf csi-rs波束中的任何一个)之间的关联。
[0027]
在步骤s7的第二迭代中，基站10针对k1个bf csi-rs波束中的每个波束，确定识别出该波束为其优选波束的所有ue的计数是否超过预定阈值。如果计数低于预定阈值，则在步骤s15之前不对该波束执行进一步的处理。然而，如果计数高于预定阈值，则该方法进行到针对该波束的步骤s9，并且发送关于k1个bf csi-rs波束中满足预定阈值的各波束的覆盖区域的k2个bf csi-rs波束的另一集合(其中所述k2个bf csi-rs波束中的波束比所述k1个bf csi-rs波束中的波束窄)。再次，ue报告其在k2个bf csi-rs波束中的优选波束的cri，并且基站10更新其在多个ue中的各ue与其识别出的优选波束(其可以来自k个bf csi-rs波束、k1个bf csi-rs 波束或k2个bf csi-rs波束)之间的关联。
[0028]
因此，如图5所示，该方法遵循迭代循环，其中逐渐变窄的波束(即，对向越来越小的角度并且具有越来越小的覆盖区域)被发送到基站的整个覆盖区域的部分，直到选择各波束作为其优选波束的ue的数量低于预定阈值。
[0029]
在步骤s15，基站10向各ue发送ue特定bf csi-rs波束。在执行步骤s1之后，以间隔2ms周期地执行该步骤。在该示例中，取决于特定ue是否将其优选波束标识为k或k1个b fcsi-rs波束之一，这些ue特定bf csi-rs波束均为第一宽度或第二宽度。在步骤s17中，各ue对ue特定bf csi-rs波束执行一个或更多个测量功能，以导出例如预编码矩阵指示符(pmi)、信道质量指示符(cqi)和/或秩指示符(ri)。在步骤s19中，各ue向基站10发送包括例如pmi、cqi和/或ri的测量报告消息。
[0030]
在步骤s21中，基站10配置多个数据波束，用于向多个ue发送数据。其中，多个数据波束包括具有第一宽度的一个或更多个波束(其中，位于k个bf csi-rs波束中覆盖基站覆盖区域的特定部分的波束内的ue的计数低于预定阈值)和具有第二 (和/或第三等)宽度的一个或更多个波束(其中，位于k个bf csi-rs波束中覆盖基站覆盖区域的特定部分的波束内的ue的计数高于预定阈值)。基于来自步骤s19 的测量报告消息来配置多个数据波束中的每个波束。这样，基站10同时向多个ue 发送不同宽度(即分辨率)的波束。因此，在ue关于基站覆盖区域的非均匀分布的情况下，基站10可以自动且动态地检测到这一点，并且基于基站覆盖区域的任何特定部分中的ue的要求使用适当宽度的波束。因此，较窄的波束将覆盖较少的ue，所以基站10可以用较少的数据流来服务ue。这与现有技术的配置形成对比，在现有技术的配置中，各波束的宽度是相同的，使得基站10必须在其整个覆盖区域上平衡在其覆盖区域的任何一部分中提供足够的数据流的要求和在所有方向上提供较窄波束的增加的信令开销。
[0031]
图6中示出了本实施方式的基站10的更详细的示意图。基站10包括：第一通信接口
11，其在本实施方式中连接到配置用于多输入多输出(mimo)毫米波发送/接收的天线阵列；处理器13；存储器15和第二通信接口17，其在本实施方式中是到一个或更多个核心网络节点的光纤连接，所有这些都经由总线19连接。
[0032]
处理器13在图7中更详细地示出。该图例示了由处理器13的混合数字/模拟体系结构处理的多个数据流，以便经由多个天线端口(映射到连接到第一通信接口的天线阵列)进行传输。混合处理结构包括低维数字预编码器和高维模拟预编码器，其中模拟预编码器包括多个相移器。在该实施方式中，在数字预编码器与模拟预编码器之间添加开关，通过阅读以下理论解释，开关的相关性和使用将变得显而易见。
[0033]
在该实施方式中，处理器13利用以下形式的波束成形矩阵：
[0034]
f＝f
rf
f
dd
[0035]
其中f
dd
是数字预编码矩阵并且f
rf
是模拟预编码矩阵。如图7所示，在每个相移器之前添加开关，使得模拟预编码矩阵f
rf
的条目可以是零或具有恒定大小的复值。因此，可以通过具有不同长度的离散傅立叶变换(dft)向量来生成多分辨率波束。例如，假设天线的数量是4并且rf链路的数量是2，则与宽和窄波束相关联的模拟预编码矩阵可以表示为：
[0036][0037]
其中，2x1列向量a(φ1)是dft矩阵的第一列，其与方向为φ1的宽波束相关联。4x1列向量b(θ1)是dft矩阵的第一列，其与方向为θ1的窄波束相关联。
[0038]
接下来，我们描述本发明的多分辨率波束管理方法的实施方式的每一级中的混合预编码矩阵的设计。在步骤s1中，模拟预编码矩阵被设计为
[0039][0040]
其中，k个列向量与k个bf csi-rs波束相关联。数字预编码矩阵f
dd
被设计为单位矩阵。在步骤s5中，各ue反馈k个bf csi-rs波束中其优选波束的指示符(即， cri)。
[0041]
在步骤s9中，模拟预编码矩阵被设计为
[0042][0043]
其中，k1个列向量与k1个bf csi-rs波束相关联。数字预编码矩阵f
dd
被设计为单位矩阵。在步骤s13，各ue反馈k1个bf csi-rs波束中它选择的优选波束的指示符(即，cri)。
[0044]
在第一级和第二级之后，基站10可以获得cri，该cri指示被选择为bf ue 特定csi-rs的波束。bf ue特定csi-rs波束可以具有第一宽度或第二(较窄)宽度。
[0045]
在步骤s15，模拟预编码矩阵被设计为
[0046]
f
rf
＝[c
1 c
2 l c
u
]，
[0047]
其中，c
i
与各ue的ue特定bf csi-rs波束相关联，其基于反馈cri是将k个bf csi-rs波束中的一个波束还是k1个bf csi-rs波束中的一个波束标识为其优选波束而从
或中进行选择。数字预编码矩阵f
dd
被设计为单位矩阵。
[0048]
在上述实施方式中，k个bf csi-rs波束的初始集合仅是示例，并且数量/宽度是非必要的。在波束选择过程期间可以使用任意数量的初始波束，其可以从预定义的波束集合中选择。随后的波束选择方法将针对基站的整个覆盖区域的任何特定区域选择合适的宽度。
[0049]
此外，基站使用如上述实施方式中详细描述的识别适当波束宽度的迭代方法是非必要的。即，两级方法单独是对现有技术方法的改进。此外，基站10还可以基于来自接收初始k个bf csi-rs波束的ue的反馈(即，基于任何一个波束中的ue的数量、ue分布和用于发送这些波束的系统开销)来计算后续波束宽度。
[0050]
上述实施方式是在毫米波蜂窝电信系统的环境中编写的。然而，本领域技术人员将理解，本发明可应用于任何波束成形系统，包括在任何其它蜂窝电信系统或无线电信系统中使用的那些波束成形系统。
[0051]
在上述实施方式中，以10ms的周期周期性地执行第一步骤(s1)，并且之后以 2ms执行步骤s15。然而，本领域技术人员将理解，这不重要，并且这些步骤可以以任何合适的周期执行。在其他示例中，以5ms、20ms、40ms、80ms、160ms、320ms 和640ms的周期执行第一步骤，并且在其后以周期的1/5(例如1ms、4ms等)执行步骤s15。此外，在上述实施方式中，基于波束可支持的数据流的最大数量将阈值设定为8。本领域技术人员将理解，这可以基于一标准来预定义，并且还可以采用1到 8之间的数字。
[0052]
本领域技术人员将会理解，在所要求保护的本发明的范围内，特征的任何组合都是可能的。