增强探测参考信号容量的方法及装置的制造方法

增强探测参考信号容量的方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及全维度多入多出技术(FD-MIMO,Full Dimension Multi-Input-Multi-Output)系统中增强探测参考信号(SRS，Sounding Reference Signal)容量的方法及装置。本发明提供了用于FD-MIMO系统的SRS增强方法及装置，从而扩展了SRS容量。演进式基站(eNB)广播具有不同倾斜角的多个预先定义的波束；接收用户设备(UE)对于这些波束的RSRP报告；然后基于这些报告来执行UE间的SRS资源分配。
【专利说明】
増强探测参考信号容量的方法及装置
技术领域
[0001] 本发明大体来说涉及电信领域，且更特定来说涉及增强探测参考信号（SRS， Sounding Reference Signal)容量的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着有源天线阵列（Active Antenna Array)的发展，全维度多入多出技术 (FD-MIMO, Full Dimension Multi-Input-Multi-Output)被提出。FD-MIM0 米用大规模二 维有源天线阵列，可以利用有源天线平面提供的高度及方位角两者来为极大数目的移动终 端同时、同频提供服务从而大幅提升系统容量。例如，FD-Mnro可以支持多达?ο个用户设 备（UE)的高位阶多用户多输入多输出（MU-MIMO)传输。
[0003] 然而由于时分双工（TDD，Time Division Duplex)系统的信道互易性，用于上行链 路信道状态信息（CSI, Channel State Information)测量的上行链路SRS也可以用于TDD 的下行链路。这使得基于SRS测量的CSI的准确度会受到系统所支持的UE的数目的影响。 因此FD-M頂0系统中可支持UE的数目的增加也使得其中信道状态信息CSI的获取面对前 所未有的挑战。现有下一代长期演进系统（LTE，Long Term Evolution)中的正交SRS资源 不足以支持FD-MHTO系统中更为密集的UE。
[0004] 因而需要一种用于FD-M頂0系统的SRS增强机制，以扩展SRS容量。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的之一在于提供增强SRS容量的方法及装置，可满足FD-M頂0系统中 SRS资源的需求。
[0006] 本发明提供的方法可以用于增强多输入多输出系统中探测参考信号容量，其包 括：基站根据天线的最大仰角范围选择多个仰角；基站基于多个仰角对分别对下行链路参 考信号进行加权处理以获得多个加权参考信号；基站发送多个加权参考信号至用户设备； 基站自用户设备接收分别对应于多个加权参考信号中每一者的多个反馈；及基站基于多个 反馈进行用户设备的探测参考信号分配。
[0007] 根据本发明的一个优选实施例，其中所述基站根据最大仰角范围选择多个仰角进 一步包含根据所述基站的小区特征确定所述最大仰角范围，将所述最大仰角范围分为L个 仰角，L为整数。
[0008] 根据本发明的又一个优选实施例，其中将所述最大仰角范围分为L个仰角进一步 包括将所述最大仰角范围平均分为L个子范围，然后计算各子范围中最大仰角的角度值。
[0009] 根据本发明的又一个优选实施例，其中所述基站通过信道状态信息-参考信号进 程将多个加权探测参考信号发送至所述用户设备。
[0010] 根据本发明的又一个优选实施例，其中对应于所述多个加权参考信号中每一者的 多个反馈是参考信号接收功率或信道质量指示。
[0011] 根据本发明的又一个优选实施例，其中所述多输入多输出系统是全维度多输入多 输出系统。
[0012] 根据本发明的又一个优选实施例，其中所述基站基于所述多个反馈进行所述用户 设备的探测参考信号分配进一步包含对所述用户设备在角度域进行配对以将所述用户设 备分组，其中同组内的用户设备在角度域是可分离的。
[0013] 根据本发明的又一个优选实施例，其中各组内占用相同时间、频率及码分资源的 探测信号资源可在该组内传输。
[0014] 根据本发明的又一个优选实施例，其中配对用户设备的数目由需要探测的用户设 备数及该基站所在小区的初始探测参考信号正交资源确定。
[0015] 根据本发明的又一个优选实施例，其中所述加权处理进一步基于所述天线的波长 及同列中相邻天线间的距离。
[0016] 本发明还提供了相应的可以用于增强多输入多输出系统中探测参考信号容量的 基站。
[0017] 本发明可以明确UE与角度之间的对应关系，将多个UEs中的SRS传输在仰角域上 进行复用，从而增强FD-MIMO中SRS的容量。
【附图说明】
[0018] 将在下文中仅借助于实例且参看附图来描述设备及/或方法的一些实施例，在所 述附图中：
[0019] 图1是应用FD-M頂0的通信系统示意图；
[0020] 图2 (a)和图2 (b)分别展示了仰角域和方位角域的响应；
[0021] 图3是根据本发明的一个实施例的方法流程图；
[0022] 图4是UE与演进式基站（eNB)根据本发明的一个实施例的方位示意图；
[0023] 图5(a)和图5(b)分别是根据传统方式和根据本发明的一个实施例的SRS分配示 意图；
[0024] 图6是根据本发明的一个实施例的通信系统的结构示意图，其包含基站及用户设 备。
【具体实施方式】
[0025] 在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见， 在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应所述了解，本发明并不意欲将实例 实施例限制于所揭示的特定形式，而是相反地，实例实施例将涵盖所有在本发明的范围内 的修改、等效物及替代物。
[0026] 通常，多个用户使用的正交SRS资源是在频域上的（例如，通过交织的FDMA和多 个循环移位，即码分资源），或是在时域上的（例如，通过不同的SRS子帧偏移）。这些资源 都很难进一步地扩展。例如，较大的交织因子会缩短基础序列的长度，从而扩大小区间的干 扰；而较大的循环移位，即码分资源数目可能加剧同一小区内不同UE间的干扰；较长的SRS 子帧周期会导致衰落信道的跟踪精度的降低。
[0027] 本申请提出了一种SRS传输和分配的增强机制，并提供了相应的方法和装置。在 使用平面有源天线阵列时，本发明提出的方法和装置可以用于增强SRS传输和分配。本发 明提出的方法和装置既可以用于时分双工（TDD, Time Division Duplex)系统，也可以用于 频分双工（FDD, Frequency Division Duplex)系统。
[0028] 对于FD-MIMO,由于部署了平面有源天线阵列，其具有可控的纵向放置的天线。与 方位角相比，多天线信道在高度上具有不同的特性。例如，与方位角相比，高度上的信道协 方差矩阵的角度域响应具有更好的定向性。有鉴于此，本发明将多个UEs中的SRS传输在 仰角域上进行复用，以增强FD-Mnro中SRS的容量。本发明基于仰角发射角（AoD，Angle Of Departure)域，提供了一个新的维度来增强SRS容量。
[0029] 为了克服实际应用中的诸多限制，本发明还提供了相关的下行链路 (DL，Downlink)参考信号传输以及反馈机制，以及基于相应的UE报告的SRS分配方式。基 于这些机制，基站，如演进式基站（eNB)可以有效地执行角度域SRS的分配。
[0030] 图1是应用FD-MM)的通信系统示意图。通信系统100中包括一个小区，所述小区 包括eNB 101、第一用户设备（UEl) 102及第二用户设备（UE2) 103。eNB 101包括一个有源 天线阵列111。UEl 102及UE2 103位于所述小区所覆盖的楼宇中，且UEl 102与UE2 103 相对于eNB 101具有不同的仰角。
[0031] 图2(a)和图2(b)分别展示了 UEl 102及UE2 103在仰角域和方位角域的响应。 由图2(a)和图2(b)可知，相比于方位角，UEl 102及UE2 103在仰角域的最佳响应所对应 的角度之间的差别更为明显。并且，对于每一个UE，相比于方位角，其在仰角域的最佳响应 与其它相应之间的差别也更为明显。因此，相比于方位角，不同UE在仰角域的响应具有更 少的重叠，因此，在仰角域的上更容易区分不同UE的信道。
[0032] 不同于传统的由eNB分配的时间/频率SRS资源，AoD实际上是由传播环境决定 的。因此，使用AoD作为SRS的复用资源，则需要解决下列技术问题：
[0033] 不同UE在仰角域上的响应取决于UE自身的物理位置以及传播环境，因此UE并不 必然能够被分离开；
[0034] 即便能够分离，UE与角度之间的对应关系也是不确定的。
[0035] 为了解决前面提出的各项技术问题，本发明采用了特定的终端反馈，所述特定的 终端反馈是基于使用垂直加权值（即，包含仰角信息或高度信息的加权值）的下行链路 参考信号的。本发明所提出的方法的主要过程大致为：eNB广播具有不同倾斜角的多个 预先定义的波束；接收UE对于这些波束的资源参考信号功率（RSRP，Reference Signal Receiving Power)或信道质量指示（CQI，Channel Quality Indicator)报告；然后基于这 些报告来执行UE间的SRS资源分配。具体的，根据本发明的一实施例，用于增强多输入多输 出系统中探测参考信号容量的方法包括：基站根据天线的最大仰角范围选择多个仰角；基 站基于多个仰角分别对下行链路参考信号进行加权处理以获得多个加权参考信号；基站发 送多个加权参考信号至用户设备；基站自所述用户设备接收分别对应于所述多个加权参考 信号中每一者的多个反馈；及基站基于所述多个反馈进行用户设备的探测参考信号分配。
[0036] 下面参照图3来描述根据本发明的一个实施例的方法流程300。
[0037] 在步骤310处，确定最大仰角范围。最大仰角范围可以根据具体的传播环境，即基 站所在小区的特征来确定。举例来说，可以根据eNB的目标服务对象或目标用户（例如，UE) 所处的具体位置来预先确定最大仰角范围。具体而言，可以根据eNB与目标服务对象或目 标UE的相对水平距离以及相对高度差来确定最大仰角范围。例如，根据目标服务对象的最 高点或最高的目标UE与eNB之间的相对水平距离以及相对高度差，确定eNB到目标服务对 象或最高的目标UE的最高点与水平面的夹角为Θ_，Β卩θ_表示最大可能的仰角分离角； 根据目标服务对象的最低点或最低的目标UE与eNB之间的相对水平距离以及相对高度差， 确定eNB到目标服务对象的最高点或最低的目标UE与水平面的夹角为0_，8卩θ_表示 最小可能的仰角分离角。θ_减去Θ _即为最大仰角范围。
[0038] 当目标服务对象所处的具体位置或目标UE的分布发生变化的时候，还可以根据 该变化动态地调整最大仰角范围。
[0039] 在步骤320处，进一步划分最大仰角范围。可以将最大仰角范围平均分为L个子 范围进而得到L个仰角。其中，L的最大取值不大于系统所支持的信道状态信息参考信号 CSI-RS进程的最大数目。可以根据方程式（1)计算每个子范围中的最大仰角的角度值。
[0040]
[0041] 其中，Θ为第1个子范围中的最大仰角的角度值。
[0042] 还可以根据目标服务对象的具体位置或目标UE分布的变化来动态调整子范围的 划分。举例来说，当某个子范围中的UE过于密集时，可以进一步划分所述子范围。例如，子 范围1中的UE数目超过最高阈值V h，且持续达预定持续时间，则可以进一步划分子范围1。 根据另一实施例，当某个子范围中的UE密度过低时，可以将所述子范围与邻近的子范围合 并。例如，子范围1中的UE数目低于最低阈值V 1，且持续达预定持续时间，则可以将分子范 围1与邻近的子范围（例如，1+1或1-1)合并。
[0043] 在步骤330处，计算加权值。可以根据方程式（2)来计算每个子范围的加权值。 每个加权值包含一个仰角信息，其与一个子范围相对应。本领域技术人员可以知道，在其它 的3GPP版本中，还能够根据其它方式得到包含仰角信息的加权值，且根据其它方式得到的 包含仰角信息的加权值，均可以用来实现本发明的发明目的。
[0044]
[0045] 其中，λ和d分别表示波长和天线列中的邻近天线之间的距离。
[0046] 在步骤340处，对参考信号进行加权处理。举例来说，可以在第η个天线列的第m 个元素上，eNB发射根据方程式（2)得出的参考信号。
[0047]
[0048] 其中qn是参考符号序列中的原始符号。
[0049] 通过对原始参考符号序列进行加权，可以得到包含仰角信息的参考符号。即，可以 对天线阵列中同一元素在相同时间和相同频率上发送的载波增加仰角域的维度。也就是 说，可以在仰角域上区分具有相同时间和相同频率的载波。例如，参考信号包含与仰角 子范围1相对应的仰角信息。
[0050] 在步骤350处，可以使用多个CSI-RS进程来发送通过垂直加权值获得的经加权 的参考信号45,S。CSI-RS进程可以由LTE Rel 11定义，当然随着协议标准的发展还 可以使用为FD-MHTO新定义的CSI-RS端口来发送经加权的参考信号。对于LTE RellO及 以前版本，多个CSI-RS进程不被支持，则可以通过在不同时隙交替发送不同权值加权后的 CSI-RS来达到同样的目的。
[0051] 在步骤360处，接收对应于所发送的参考信号的反馈。所述反馈可以是由每一个 接收参考信号的UE反馈给eNB的。每一个可以UE测量对应于L个仰角（或高度）的波束 的RSRP，然后将RSRP报告给eNB。在步骤360处接收的反馈可以是RSRP报告，也可以是 CQI报告。
[0052] 在步骤370处，为UE分配SRS。步骤370可以包括确定每个UE对应的仰角范围。 可以在eNB接收到来自所有I个UE的垂直RSRP报告（即，包含仰角信息或高度信息的 RSRP报告）后，确定每个UE对应的仰角。RSRP包括可以用宋表示，其中1 = 1，…，L ;i =1，…，I。eNB可以基于这些报告确定如何用仰角域来增强SRS容量。当eNB使用这些报 告的时候，需要根据每一个UE的针对SRS传输的上行链路功率控制，来修改,
[0053] 举例来说，当划分了 4个仰角子范围（即，L = 4)时，如果eNB所服务的目标UE数 目为5 (即，I = 5)，且接收的反馈如表1所示，可以看到UEl在仰角子范围1上信号强度最 强，UEl在仰角子范围1上的信号强度明显高于其它子范围，UE2在仰角子范围3上的信号 强度明显高于其它子范围，UE3在仰角子范围1上的信号强度明显高于其它子范围，UE4在 仰角子范围2和3上的信号强度明显高于其它子范围，UE5在仰角子范围1和3上的信号 强度明显高于其它子范围。由此可以确定，UEl对应仰角子范围1，UE2对应仰角子范围3， UE3对应仰角子范围1，UE4对应仰角子范围2和3, UE5对应仰角子范围1和3。 LUU&6」 衣丄
[0057] 图4展示了表1中的反馈所确定的UE与eNB之间的一种可能的位置关系。其中， E轴表示高度，X轴表示与eNB具有相同高度的位置。
[0058] 步骤370还可以包括对目标UE进行分组。可以用集合Z;j来表示1^的仰 角模式（或高度模式）。具体而言，如果两个UE的仰角模式具有明显的差别，则可以在角 度域上将这两个UE区分开。并且，每个UE的仰角模式中与其它值相比，差异最明显的值， 可以用于确定所述UE的分离角，从而可以消除UE和角度之间的不确定性。因此可以解决 下列技术问题：不同UE在仰角域上的相应取决于UE自身的物理位置以及传播环境，因此 UE并不必然能够被分离开；即便能够分离，UE与角度之间的对应关系也是不确定的。举例 来说，如果确定UEl所对应的仰角中存在不同于UE2的仰角，则可以在仰角域上将这UEl与 UE2区分开，即，可以将UEl与UE2分到相同的分组中。
[0059] 简言之，仰角域的SRS分配的问题可以用下面的再用形式来表示：
[0060] 确定UE分组（假设分组的数目为K)以使得对于每一个分组Gk，都存在一个子集 弋.二丨丨.…，/..丨，i e Gk，其满足下列条件：
[0061 ] 条件I : V/ e G以.e ,/，都存在Zj》苟；
[0062] 条件 I : W e G λ e G J e S,,，都存在Zf》Z/。
[0063] 本领域技术人员可以知道，还能够根据其它方式得到UE的分组，且根据其它方式 得到的分组均可以用来实现本发明的发明目的。一种可行的方式是：首先根据条件1得到 每个UE的仰角模式中与其它的值差别最明显的值，然后根据条件2确定最佳的UE分组。
[0064] 举例来说，eNB首先可以确定角度域上的UE对，以对UE进行分组，其中UE对中的 UE是可以在角度域上彼此区分开的。UE对的数目取决于需要被探测的UE (或需要被服务 的UE)数目与该基站所在小区的初始探测参考信号正交资源，即传统SRS正交资源之间的 差异。然后，在每一组UE中，可以传输具有相同时间、频率和码分资源的相同的SRS。
[0065] 对于表1所对应的实施例，可以将UEl和UE2分到相同的分组中，将UE3和UE4分 到相同的分组中，UE5则单独为一分组。
[0066] 对于同一分组中的UE，可以为其分配具有相同时间和频率的信道。此外，每一分组 中的UE的数目并没有特定的限制，同一分组可以包含两个以上UE。
[0067] 图5(a)和图5(b)分别是根据传统方式和根据本发明的一个实施例的SRS分配示 意图。其中实包络线表示第一频域梳，而虚包络线表示第二频域梳，即两者是不同的频分资 源；而包络线包围的不同阴影线表示相应子载波上使用了不同的循环移位，即不同的码分 资源。
[0068] 从图5(a)可以看出，对于传统的SRS分配方式，一个码分资源只能承载一个UE的 业务，具体的在第一频域梳上，第一码分资源承载UEl的业务，第二码分资源承载UE2的业 务，依此类推。而如图5(b)所示，按照本发明的SRS分配方式，一个码分资源可以承载两个 以上UE的业务，例如在第一频域梳上第一码分资源可同时承载UE1、UE2的业务。按照本发 明提出的方法对SRS进行分配，可以在不改变信道时间、频率及码分资源的同时，显著地增 强SRS的容量。
[0069] 图6是根据本发明的一个实施例的通信系统60的结构示意图，其包含基站600及 用户设备602。
[0070] 基站600包括角度构建器610、加权处理器612、发射器640、接收器650及SRS分 配器660。加权处理器612还可以包括权值计算器620和乘法器630。其中，角度构建器 610可以用于执行方法流程300中的步骤310和320,权值计算器620可以用于执行方法流 程300中的步骤330,乘法器630可以用于执行方法流程300中的步骤340,发送器640可 以用于执行方法流程300中的步骤350、接收器650可以用于执行方法流程300中的步骤 360, SRS分配器660可以用于执行方法流程300中的步骤370。
[0071] 角度构建器610可以进一步从SRS分配器660获得目标UE所对应的仰角，以动态 地调整最大仰角范围，以及仰角范围的划分。
[0072] 用于实施结合本文揭示的方面描述的各个说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的 硬件可用通用处理器、数字信号处理器（DSP)、专用集成电路（ASIC)、现场可编程门阵列 (FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件，或经设计以执行本文 描述的功能的其任何组合来实施或执行。角度构建器、SRS分配器等等可以是任何常规处 理器、控制器、微控制器或状态机。各模块和电路还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与 微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或一个以上微处理器与DSP核心的联合，或任 何其它此配置。或者，一些步骤或方法可由特定用于给定功能的电路执行。
[0073] 提供对所揭示方面的以上描述以使所属领域的任何技术人员能够制造或使用本 发明。对于所属领域的技术人员来说，将易于明了对这些方面的各种修改，且在不脱离本发 明的范围的情况下，本文中定义的一般原理可应用于其它方面。因此，本发明并不希望限于 本文中所展示的方面，而是应被赋予与本文中所揭示的原理和新颖特征一致的最宽范围。
【主权项】
1. 一种方法，用于增强多输入多输出系统中探测参考信号容量，所述方法包括： 基站根据天线的最大仰角范围选择多个仰角； 所述基站基于所述多个仰角分别对下行链路参考信号进行加权处理以获得多个加权 参考信号； 所述基站发送所述多个加权参考信号至用户设备； 所述基站自所述用户设备接收分别对应于所述多个加权参考信号中每一者的多个反 馈；及 所述基站基于所述多个反馈进行所述用户设备的探测参考信号分配。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述基站根据最大仰角范围选择多个仰角进一 步包含根据所述基站的小区特征确定所述最大仰角范围，将所述最大仰角范围分为L个仰 角，L为整数。3. 根据权利要求2所述的方法，其中将所述最大仰角范围分为L个仰角进一步包括将 所述最大仰角范围平均分为L个子范围，然后计算各子范围中最大仰角的角度值。4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述基站通过信道状态信息-参考信号进程将多 个加权探测参考信号发送至所述用户设备。5. 根据权利要求1所述的方法，其中对应于所述多个加权参考信号中每一者的多个反 馈是参考信号接收功率或信道质量指示。6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述多输入多输出系统是全维度多输入多输出系 统。7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述基站基于所述多个反馈进行所述用户设备的 探测参考信号分配进一步包含对所述用户设备在角度域进行配对以将所述用户设备分组， 其中同组内的用户设备在角度域是可分离的。8. 根据权利要求7所述的方法，其中各组内占用相同时间、频率及码分资源的探测信 号资源可在该组内传输。9. 根据权利要求7所述的方法，其中配对用户设备的数目由需要探测的用户设备数及 该基站所在小区的初始探测参考信号正交资源确定。10. 据权利要求1所述的方法，其中所述加权处理进一步基于所述天线的波长及同列 中相邻天线间的距离。11. 一种基站，包括： 角度构建器，其经配置以根据天线的最大仰角范围选择多个仰角； 加权处理器，其经配置以基于所述多个仰角分别对下行链路参考信号进行加权处理以 获得多个加权参考信号； 发射器，其经配置以发送所述多个加权参考信号至用户设备； 接收器，其经配置以自所述用户设备接收分别对应于所述多个加权参考信号中每一者 的多个反馈；及 探测参考信号分配器，其经配置以基于所述多个反馈进行所述用户设备的探测参考信 号分配。12. 根据权利要求11所述的基站，其中所述角度构建器进一步经配置以根据所述基站 的小区特征确定所述最大仰角范围，将所述最大仰角范围分为L个仰角，L为整数。13. 根据权利要求12所述的基站，所述角度构建器进一步经配置以将所述最大仰角范 围平均分为L个仰角。14. 根据权利要求11所述的基站，其中所述发射器进一步经配置以通过信道状态信 息-参考信号进程将多个加权探测参考信号发送至所述用户设备。15. 根据权利要求11所述的基站，其中对应于所述多个加权参考信号中每一者的多个 反馈是参考信号接收功率或信道质量指示。16. 根据权利要求11所述的基站，其中所述多输入多输出系统是全维度多输入多输出 系统。17. 根据权利要求11所述的基站，其中所述探测参考信号分配器进一步经配置以对所 述用户设备在角度域进行配对以将所述用户设备分组，其中同组内的用户设备在角度域是 可分离的。18. 根据权利要求17所述的基站，其中各组内占用相同时间、频率及码分资源的探测 信号资源可在该组内传输。19. 根据权利要求17所述的基站，其中配对用户设备的数目由需要探测的用户设备数 及该基站所在小区的初始探测参考信号正交资源确定。20. 据权利要求11所述的基站，其中所述加权处理进一步基于所述天线的波长及同列 中相邻天线间的距离。
【文档编号】H04B7/04GK106033987SQ201510125238
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月20日
【发明人】张晴川, 罗庆霖
【申请人】上海贝尔股份有限公司