太阳城集团

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用于在无线通信系统中虚拟化天线的方法和装置.pdf

关 键 词:
用于 无线通信 系统 虚拟 天线 方法 装置
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摘要
申请专利号:

CN201380056506.8

申请日:

2013.09.02

公开号:

CN104782158A

公开日:

2015.07.15

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):H04W 16/28申请日:20130902|||公开
IPC分类号: H04W16/28; H04B7/04 主分类号: H04W16/28
申请人: LG电子株式会社
发明人: 姜智源; 金东哲; 赵汉奎; 朴成镐; 林东局
地址: 韩国首尔
优先权: 61/695,308 2012.08.31 US
专利代理机构: 北京三友知识产权代理有限公司11127 代理人: 吕俊刚; 刘久亮
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201380056506.8

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

2015.08.12|||2015.07.15

法律状态类型:

太阳城集团实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及一种无线通信系统,更具体地,公开了用于虚拟化天线的方法和装置。一种用于在无线通信系统中利用终端的虚拟天线进行通信的方法,根据本发明的一个实施方式,该方法包括以下步骤:根据基于指示所述终端的移动状态的太阳城集团和/或指示所述终端的通信状态的太阳城集团所确定的天线虚拟化图案,来配置一个或更多个虚拟天线;以及利用所述一个或更多个虚拟天线与基站进行通信,其中,基于所述终端的移动方向来确定映射至一个或更多个虚拟天线的一个或更多个物理天线。

权利要求书

1.  一种在无线通信系统中使用终端的虚拟天线的通信方法,该方法包括以下步 骤:
根据基于指示所述终端的移动状态的太阳城集团和指示所述终端的通信状态的太阳城集团中 的至少一个所确定的天线虚拟化图案,来配置一个或更多个虚拟天线;以及
利用所述一个或更多个虚拟天线与基站进行通信,
其中,基于所述终端的移动方向来确定映射至一个虚拟天线的一个或更多个物理 天线。

2.
  根据权利要求1所述的通信方法,其中,由映射至一个虚拟天线的所述一个 或更多个物理天线所形成的波束的宽度在与所述终端的所述移动方向相同的方向上 扩展。

3.
  根据权利要求1所述的通信方法,其中,映射至一个虚拟天线的所述一个或 更多个物理天线是布置在所述终端的所述移动方向上的一个或更多个物理天线。

4.
  根据权利要求1所述的通信方法,其中,所述天线虚拟化图案包括映射至一 个虚拟天线的一个或更多个物理天线的数量和指定所述一个或更多个物理天线的信 息中的至少一个。

5.
  根据权利要求4所述的通信方法,其中,基于所述终端的移动速度确定映射 至一个虚拟天线的一个或更多个物理天线的数量。

6.
  根据权利要求1所述的通信方法,其中,指示所述移动状态的所述太阳城集团包括 以下太阳城集团中的至少一个:太阳城集团所述终端是否移动的太阳城集团、太阳城集团所述终端的移动方向的 太阳城集团、太阳城集团所述终端的移动速度的太阳城集团、以及太阳城集团加速状态或减速状态的太阳城集团。

7.
  根据权利要求1所述的通信方法,其中,指示所述通信状态的所述太阳城集团包括 以下太阳城集团中的至少一个:太阳城集团所述终端和所述基站之间的距离的太阳城集团、太阳城集团所述终端 和所述基站的相对位置的太阳城集团、以及太阳城集团所述终端和所述基站之间的信道状态的信 息。

8.
  根据权利要求1所述的通信方法,其中,根据指示所述终端的移动状态的信 息和指示所述终端的通信状态的太阳城集团中的至少一个的变化自适应地确定所述天线虚 拟化图案。

9.
  根据权利要求1所述的通信方法,其中,从所述基站接收针对所述天线虚拟 化图案的控制太阳城集团。

10.
  根据权利要求1所述的通信方法,其中,由所述终端向所述基站报告指示所 述终端的移动状态的太阳城集团、所述终端的位置太阳城集团和信道状态太阳城集团中的一个或更多个。

11.
  根据权利要求1所述的通信方法,其中,由所述终端向所述基站报告指示所 述终端优选的所述天线虚拟化图案的太阳城集团。

12.
  根据权利要求1所述的通信方法,其中,当所述终端不执行数据发送和接收 时,执行根据所述天线虚拟化图案配置一个或更多个虚拟天线。

13.
  一种在无线通信系统中基站利用终端的虚拟天线支持通信的方法,该方法包 括以下步骤:
向所述终端发送基于指示所述终端的移动状态的太阳城集团和指示所述终端的通信状 态的太阳城集团中的至少一个所确定的针对所述终端的天线虚拟化图案的控制太阳城集团;以及
通过所述终端的一个或更多个虚拟天线与所述终端进行通信,所述一个或更多个 虚拟天线是针对所述天线虚拟化图案根据所述控制太阳城集团配置的,
其中,基于所述终端的移动方向来确定映射至一个虚拟天线的一个或更多个物理 天线。

14.
  一种在无线通信系统中利用虚拟天线执行通信的终端,该终端包括:
发送器;
接收器;以及
处理器,
其中,所述处理器被配置为:根据基于指示所述终端的移动状态的太阳城集团和指示所 述终端的通信状态的太阳城集团中的至少一个所确定的天线虚拟化图案配置一个或更多个 虚拟天线;以及通过所述发送器和所述接收器中的一个利用所述一个或更多个虚拟天 线与基站通信,
其中,基于所述终端的移动方向来确定映射至一个虚拟天线的一个或更多个物理 天线。

15.
  一种在无线通信系统中利用终端的虚拟天线支持通信的基站,该基站包括:
发送器;
接收器;以及
处理器,
其中,所述处理器被配置为:向所述终端发送针对基于指示所述终端的移动状态 的太阳城集团和指示所述终端的通信状态的太阳城集团中的至少一个所确定的所述终端的天线虚 拟化图案的控制太阳城集团;以及,通过所述发送器和所述接收器中的一个经由所述终端的 一个或更多个虚拟天线与所述终端进行通信,所述一个或更多个虚拟天线是针对所述 天线虚拟化图案根据所述控制太阳城集团配置的,
其中,基于所述终端的移动方向来确定映射至一个虚拟天线的一个或更多个物理 天线。

说明书

用于在无线通信系统中虚拟化天线的方法和装置
技术领域
以下描述涉及无线通信系统,更具体地,涉及用于虚拟化天线的方法和装置。
背景技术
多输入多输出(MIMO)是指用于通过采用多个发送(Tx)天线和多个接收(Rx) 天线而不是单个Tx天线和单个Rx天线来提高数据发送/接收效率的方法。当使用单 个天线时,接收器通过单个天线路径接收数据。然而,当使用多个天线时,接收器通 过多个路径接收数据。因此,可以提高数据传输速率、吞吐量或者信号干扰噪声比 (SINR),并且改善覆盖范围。发送器和接收器都使用单个天线的情况被称为SISO (单输入单输出),发送器使用多个天线的情况被称为MISO(多输入多输出),并且 仅接收器使用多个天线的情况被称为SIMO(单输入多输出)。通常,MIMO、SIMO、 MISO以及SISO方案被统称为MIMO技术。
为了增大MIMO操作的复用增益,信道状态太阳城集团(CSI)可以被从MIMO接收 器反馈,并且被用于MIMO发送器。通过利用预定的参考信号(RS)执行信道测量, 接收器可以确定CSI。
发明内容
技术问题
在增强的无线通信系统中,考虑对更加准确的波束成形(beaming)的支持。随 着波束成形分辨率增大,由于信道老化导致的性能劣化会加重。此外,随着UE的移 动速度增大,UE所经历的信道显著地变化,因而由于信道老化所导致的性能劣化会 变得严重。
被设计为解决所述问题的本发明的目的在于一种用于虚拟化天线以将由于信道 老化(即使当由于精确的波束成形和/或高速移动导致发生信道老化时)所导致的性 能劣化最小化的方法和装置。
本发明解决的技术问题不限于以上技术问题,本领域技术人员可以从以下描述理 解其它技术问题。
技术方案
在本发明的一个方面,在无线通信系统中利用终端的虚拟天线的通信方法包括: 根据基于指示所述终端的移动状态的太阳城集团和指示所述终端的通信状态的太阳城集团中的至 少一个所确定的天线虚拟化图案,来配置一个或更多个虚拟天线;并且利用一个或更 多个虚拟天线与基站进行通信,其中,映射至一个虚拟天线的一个或更多个物理天线 是基于终端的移动方向所确定的。
在本发明的另一方面,本文提供了一种在无线通信系统中基站利用终端的虚拟天 线支持通信的方法,该方法包括:向所述终端发送针对所述终端的天线虚拟化图案的 控制太阳城集团,所述控制太阳城集团是基于指示所述终端的移动状态的太阳城集团和指示所述终端的通 信状态的太阳城集团中的至少一个确定的;并且通过终端的一个或更多个虚拟天线与终端通 信,所述一个或更多个虚拟天线是根据控制太阳城集团针对天线虚拟化图案配置的,其中, 映射至一个虚拟天线的一个或更多个物理天线是基于终端的移动方向确定的。
在本发明的另一方面,本文提供了一种在无线通信系统中利用虚拟天线进行通信 的终端,该终端包括:发送器;接收器;以及处理器,其中,所述处理器被配置为: 根据基于指示所述终端的移动状态的太阳城集团和指示所述终端的通信状态的太阳城集团中的至 少一个太阳城集团所确定的天线虚拟化图案,来配置一个或更多个虚拟天线;并且通过发送 器和接收器中的一个利用一个或更多个虚拟天线与基站进行通信,其中,映射至一个 虚拟天线的一个或更多个物理天线是基于终端的移动方向所确定的。
在本发明的另一方面,本文提供了一种在无线通信系统中利用终端的虚拟天线支 持通信的基站,该基站包括:发送器;接收器;以及处理器,其中,所述处理器被配 置为:向所述终端发送基于指示所述终端的移动状态的太阳城集团和指示所述终端的通信状 态的太阳城集团中的至少一个所确定的针对所述终端的天线虚拟化图案的控制太阳城集团;并且通 过发送器和接收器中的一个经由终端的一个或更多个虚拟天线与终端通信,所述一个 或更多个虚拟天线是根据控制太阳城集团针对天线虚拟化图案配置的,其中,映射至一个虚 拟天线的一个或更多个物理天线是基于终端的移动方向确定的。
以下描述可以共同地应用于本发明的前述实施方式。
由映射至一个虚拟天线的一个或更多个物理天线形成的波束的宽度可以在与终 端的移动方向相同的方向上扩展。
映射至一个虚拟天线的一或更多个物理天线可以是布置在终端的移动方向上的 一个或更多个物理天线。
天线虚拟化图案可以包括映射至一个虚拟天线的一或更多个物理天线的数量和 指定一个或更多个物理天线的太阳城集团中的至少一个。
可以基于终端的移动速度来确定映射至一个虚拟天线的一个或更多个物理天线 的数量。
指示移动状态的太阳城集团可以包括以下中的至少一个:太阳城集团终端是否移动的太阳城集团、关 于终端的移动方向的太阳城集团、太阳城集团终端的移动速度的太阳城集团以及太阳城集团加速状态和减速状态 的太阳城集团。
指示通信状态的太阳城集团可以包括以下中的至少一个:太阳城集团终端和基站之间的距离的 太阳城集团、太阳城集团终端和基站的相对位置的太阳城集团以及太阳城集团终端和基站之间的信道状态的信 息。
可以根据指示终端的移动状态的太阳城集团和指示终端的通信状态的太阳城集团的至少一个 的改变来自适应地确定天线虚拟化图案。
可以从基站接收针对天线虚拟化图案的控制太阳城集团。
可以由终端向基站报告指示终端的移动状态的太阳城集团、终端的位置太阳城集团和信道状态 太阳城集团中的一个或更多个。
可以由终端向基站报告指示终端所优选的天线虚拟化图案的太阳城集团。
当终端不执行数据发送和接收时,可以执行根据天线虚拟化图案配置一个或更多 个虚拟天线。
本发明的以上描述和以下具体描述都是示例性的,并且是为了另外地解释在权利 要求中所公开的本发明。
有益效果
根据本发明,可以提供一种用于虚拟化天线以将由于信道老化(即使当由于精确 的波束成形和/或高速移动导致发生信道老化时)所导致的性能劣化最小化的方法和 装置。
本发明的效果不限于上述效果,未描述的其它效果对于本领域技术人员而言从以 下描述将变得明显。
附图说明
为对本发明提供进一步的理解所包括的附图例示了本发明的实施方式,并与本说 明书一起用来解释本发明的原理。在附图中:
图1例示了无线帧结构;
图2例示了下行时隙的资源网格;
图3例示了下行子帧结构;
图4例示了上行子帧结构;
图5例示了具有多个天线的无线通信系统的配置;
图6例示了一个资源块对中的示例性CRS和DRS图案;
图7例示了LTE-A中限定的示例性DMRS图案;
图8例示了LTE-A中限定的示例性CSI-RS图案;
图9例示了根据二维天线配置的示例性波束成形;
图10例示了天线虚拟化;
图11示出根据本发明的天线虚拟化的示例;
图12例示了根据本发明的针对二维天线配置的天线虚拟化方法;
图13是例示根据本发明的利用虚拟天线的通信方法的流程图;以及
图14例示了根据本发明的基站和UE的配置。
具体实施方式
下面描述的实施方式是本发明的元素和特征的组合。要素或特征可以选择性地考 虑除非相反说明。可以执行各个元素或特征而无需与其它要素或特征进行组合。此外, 本发明的实施方式可以通过组合本发明的某些元素和/或特征来实现。本发明的实施 方式中描述的操作顺序可以重排列。任意一个实施方式中的一些结构元素或特征可以 包括在另一实施方式中,或者可以由另一个实施方式的相应结构来代替。
在本发明的实施方式中,给出集中在基站(BS)和用户设备(UE)之间的数据 发送和接收关系的描述。BS是网络的终端节点,其直接与UE直接通信。在一些情 况下,被描述为由BS执行的特定操作可被BS的上层节点执行。
即,明显的是,在由包括BS的多个网络节点构成的网络中,用于与UE通信而 执行的各个操作可被BS、或者不同于BS的网络节点执行。术语“BS”可以被替换 为术语“固定站”、“节点B”、“演进的节点B(eNode B或eNB)”、“接入点(AP)” 等。术语“UE”可以用术语“终端”、“移动站(MS)”、“移动订户站(MSS)”、“订 户站(SS)”等代替。
针对本发明的示例性实施方式使用的特定术语是为了帮助理解本发明而提供的。 在本发明的范围和精神内可以用其它术语这些特定术语。
在一些情况下,为了防止本发明的构思变得模糊,已知技术的结构和设备将被省 略,或者将基于每个结构和设备的主要功能用框图形式进行示出。另外,尽可能在整 个附图和说明书中用相同的附图标记代表相同或类似构件。
可以由针对包括电子电气工程师协会(IEEE)802、3GPP、3GPP LTE、LTE-A 和3GPP2在内的至少一种无线接入系统所公开的标准文档来支持本发明的实施方式。 用于阐明本发明的技术特征的没有描述的步骤和部分可以被那些文档支持。此外,可 以通过标准文档来解释本文所述的所有术语。
本发明的实施方式适用于各种无线接入技术,例如,码分多址(CDMA)、频分 多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、正交频分多址(OFDMA)、单载波频分多址 (SC-FDMA)。CDMA可以实现作为诸如通用陆地无线接入(UTRA)或者CDMA 2000这样的无线技术。TDMA可以实现为诸如全球移动通信(GSM)/通用分组无线 服务(GPRS)/GSM演进的增强数据率(EDGE)这样的无线电技术。OFDMA可以 使用诸如电气电子工程师协会(IEEE)802.11(无线保真Wi-Fi)、IEEE 802.16(全 球微波接入互操作性(WiMAX))、IEEE 802.20和演进UTRA(E-UTRA)这样的无 线电技术来实现。UTRA是通用移动通信系统(UMTS)的一部分。第三代合作伙伴 计划(3GPP)长期演进(LTE)是利用E-UTRA的演进的UMTS(E-UMTS)的一部 分,针对下行采用OFDMA,并且针对上行采用SC-FDMA。LTE-先进(LTE-A)是 3GPP LTE的演进。可以通过IEEE 802.16e标准(WirelessMAN(无线城域网)-OFDMA 参考系统)和IEEE 802.16m标准(WirelessMAN-OFDMA先进系统)来描述WiMax。 为了清楚,该申请关注于3GPP LTE/LTE-A系统。然而,本发明的技术特征并不限于 此。
图1例示了无线帧结构。
在蜂窝OFDM无线分组通信系统中,逐子帧地执行上行/下行无线分组传送。一 子帧被限定为预定的太阳城集团间隔,所述预定的太阳城集团间隔包括多个OFDM符号。3GPP LTE 支持可应用于FDD(频分双工)的类型1无线帧结构和可应用于TDD(时分双工) 的类型2无线帧结构。
图1的(a)例示了类型1无线帧结构。下行子帧包括10个子帧,每个子帧在时 域中包括2个时隙。传输一个子帧的单位太阳城集团被限定为传输太阳城集团间隔(TTI)。例如, 每个子帧具有1ms的长度并且每个时隙具有0.5ms的长度。一个时隙在时域中包括 多个正交频分复用(OFDM)符号,在频域中包括多个资源块(RB)。由于3GPP LTE 针对下行采用OFDMA,所以一个OFDM符号表示一个符号周期。OFDM符号还可 以被称为SC-FDMA符号或者符号周期。资源块(RB)是包括一个时隙中的多个连 续子载波的资源分配单元。
一个时隙中所包括的OFDM符号的数量可以取决于循环前缀(CP)配置。CP 包括扩展CP和正常CP。当以正常CP来配置OFDM符号时,例如,一个时隙中包 括的OFDM符号的数量可以是7。当以扩展CP来配置OFDM符号时,一个OFDM 符号的持续太阳城集团增加,因而,一个时隙中包括的OFDM符号的数量小于正常CP的 情况下的一个时隙中包括的OFDM符号的数量。在扩展CP的情况下,例如,分配 至一个时隙的OFDM符号的数量可以是6。当信道状态不稳定时,例如在UE高速移 动的情况下,扩展CP可以用于减小符号间干扰。
当使用正常CP时,由于一个时隙具有7个OFDM符号,所以一个子帧包括14 个OFDM符号。每个子帧的前两个或者前三个OFDM符号可以被分配到物理下行控 制信道(PDCCH),其余的OFDM符号可以被分配到物理下行共享信道(PDSCH)。
图1的(b)例示了类型2无线帧结构。类型2无线帧包括2个半帧。每个半帧 包括5个子帧、下行导频时隙(DwPTS)、保护时段(GP)和上行导频时隙(UwPTS)。 一个子帧由2个时隙组成。DwPTS用于UE中的初始小区搜索、同步或者信道估计。 UpPTS用于BS中的信道估计和UE中的UL发送同步获取。GP消除了由UL和DL 之间的DL信号的多径延时所导致的UL干扰。一个子帧包括2个时隙,而不考虑无 线帧的类型。
该无线帧结构仅仅是示例性的,因而无线帧中的子帧的数量、子帧中的时隙的数 量、或者时隙中的OFDM符号的数量可以改变。
图2例示了下行时隙中的资源网格。
尽管在图2中一个下行时隙在时域上包括七个OFDM符号并且一个RB在频域 上包括12个子载波,但是本发明不限于此。例如,在正常CP的情况下一个时隙包 括7个OFDM符号,而在扩展CP的情况下一个时隙包括6个OFDM符号。资源网 格的每一个元素被称为资源元素(RE)。一个RB包括12×7个RE。包括在下行时 隙中的RB的数量NDL取决于下行发送带宽。上行时隙的结构可以与下行时隙的结构 相同。
图3例示了下行子帧结构。
位于一个子帧内的第一时隙的前部的前三个OFDM符号的最大值对应于被分配 了控制信道的控制区域。其余OFDM符号对应于被分配了物理下行共享信道 (PDSCH)的数据区域。
在3GPP LTE中使用的下行控制信道的示例包括物理控制格式指示符信道 (PCFICH)、物理下行控制信道(PDCCH)、物理混合ARQ指示符信道(PHICH) 等。PCFICH在子帧的第一OFDM符号发送,并且承载太阳城集团在子帧中发送控制信道 而使用的OFDM符号的数量的太阳城集团。PHICH是对上行传输的响应,并且承载HARQ 肯定确认(ACK)/否定确认(NACK)信号。通过PDCCH发送的控制太阳城集团被称为下 行控制太阳城集团(DCI)。DCI包括上行或者下行调度太阳城集团或者针对任意的UE组的上行发 送功率控制命令。PDCCH可以承载下行共享信道(DL-SCH)的传输格式和资源分 配、上行共享信道(UL-SCH)的资源分配太阳城集团、寻呼信道(PCH)的寻呼太阳城集团、DL-SCH 的系统太阳城集团、太阳城集团上层控制消息的资源分配太阳城集团(例如,在PDSCH上发送的随机接 入响应)、太阳城集团任意的UE组中的单独UE的功率控制命令的集合、发送功率控制命 令、太阳城集团VoIP(IP话音)的激活的太阳城集团等。可以在控制区域内发送多个PDCCH。 UE可以监测多个PDCCH。
在一个或者更多个连续控制信道元素(CCE)的聚合上发送PDCCH。CCE是用 于以基于无线信道的状态的编码率提供PDCCH的逻辑分配单元。CCE对应于多个资 源元素组(REG)。根据CCE的数量和CCE提供的编码率之间的关联关系确定PDCCH 的格式和可用PDCCH的比特数。
BS根据要向UE发送的DCI确定PDCCH格式,并且将循环冗余校验(CRC) 附于控制太阳城集团。根据PDCCH的所有者或者用途,用被称为无线网络临时标识符 (RNTI)的标识符来对CRC进行掩码。如果PDCCH是用于特定UE,则可以将UE 的小区-RNTI(C-RNTI)掩码至CRC。另选地,当PDCCH是用于寻呼消息时,可以 将寻呼指示标识符(P-RNTI)掩码至CRC。当PDCCH是用于系统消息(更具体地, 系统太阳城集团块(SIB))时,可以将系统太阳城集团标识符和系统太阳城集团RNTI(SI-RNTI)掩码 至CRC。为了指示与对发送UE的随机接入前导码的响应相对应的随机接入响应,可 以将随机接入RNTI(RA-RNTI)掩码至CRC。
图4例示了上行子帧结构。
上行子帧可以在频域被划分为控制区和数据区。控制区被分配到包括上行控制信 息的物理上行控制信道(PUCCH)。数据区被分配到包括用户数据的物理上行共享信 道(PUSCH)。为了维持单载波特性,一个UE不能同时发送PUCCH和PUSCH。用 于UE的PUCCH被分配给RB对。属于RB对的RB在两个时隙中占据不同的子载 波。也就是说,分配给PUCCH的RB对在时隙边界调频。
MIMO系统模型
图5例示了包括多个天线的无线通信系统的配置。
如图5的(a)所示,当发送(Tx)天线的数量增大至NT,并且接收(Rx)天线 的数量增大至NR时,MIMO通信系统的理论信道传输带宽与天线的数量成比例地增 大,与仅发送器或接收器使用若干天线的情况不同,所以传输速率和频率效率会极大 地增加。在这种情况下,由增大的信道传输容量所获得的传输速率可以理论上增大与 当使用一个天线时所获得的最大的传输速率(Ro)和增加的速率(Ri)的乘积相对应 的预定的量。
[式1]
Ri=min(NT,NR)
例如,假设MIMO系统使用四个发送天线和四个接收天线,MIMO系统理论上 能够获得比单天线系统的传递速率高四倍的高传递速率。在90年代中期演示了 MIMO系统的上述理论容量增大之后,许多开发者开始集中地研究可以利用理论容量 增大而大幅增大数据传输速率的多种技术。某些上述技术已采用在多种无线通信标准 中,例如,第三代移动通信或下一代无线LAN等。
与MIMO相关的多种技术已被深入地研究,例如,研究与在多种信道环境下或 多种接入环境下MIMO通信容量相关的太阳城集团理论,研究射频(RF)信道测量和MIMO 系统的建模,并且研究空间-太阳城集团信号处理技术。
下面将详细地描述用在上述MIMO系统中的通信方法的数学建模。如从图10的 (a)可以看到的,假设存在NT个发送天线和NR个接收天线。
在发送信号的情况下,在使用NT个发送天线的条件下,发送太阳城集团片段的最大数 量是NT,使得可以由下式所示的特定的向量来表示发送太阳城集团。
[式2]

单个的发送太阳城集团片段s1,s2,…,sNT可以具有不同的发送功率。在这种情况下,如 果单个的发送功率用P1,P2,…,PNT来表示,则可以由下式中所示的特定的向量来表 示具有经调整的发送功率的发送太阳城集团。
[式3]
s ^ = [ s ^ 1 , s ^ 2 , · · · , s ^ N T ] T = [ P 1 s 1 , P 2 s 2 , · · · , P N T s N T ] T ]]>
可以利用发送功率的对角矩阵P由以下等式来表示。
[式4]

具有经调整的发送功率的太阳城集团向量被应用至权值矩阵W,使得可以配置实际 发送的NT个发送信号x1,x2,…,xNT。在这种情况下,权值矩阵W适合于根据发送信 道状况适当地将发送太阳城集团分发至单个的天线。可以利用向量X由以下等式表示上述 发送信号x1,x2,…,xNT
[式5]

这里,wij表示与第i个发送天线和第j个太阳城集团相对应的加权。W表示权值矩阵或 预编码矩阵。
当使用NR个接收天线时,可以由以下等式中所示出的特定的向量(y)来表示单 独的天线的接收信号y1,y2,…,yNR
[式6]
y = [ y 1 , y 2 , · · · , y N R ] T ]]>
当在MIMO通信系统中执行信道建模时,根据发送/接收天线索引可以彼此区分 单独的天线。通过从发送天线j到接收天线i的范围的特定的信道用hij来表示。在这 种情况下,应注意,信道hij的索引顺序是,接收天线索引在前并且发送天线索引在 后。
图5的(b)示出了从NT个发送天线到接收天线i的信道。若干个信道被占用, 使得它们显示为向量或矩阵形式。参照图5的(b),通过从NT个发送天线到接收天 线i的范围的信道可以被表示为以下等式。
[式7]

因此,通过从NT个发送天线到NR个接收天线的范围的信道可以被表示为以下 等式。
[式8]

加性白高斯噪声(AWGN)被添加到通过信道矩阵H的实际信道。被添加到NR个接收天线中的每一个天线的AWGN n1,n2,…,nNR可以用在以下等式中示出的特 定的向量来表示。
[式9]
n = [ n 1 , n 2 , · · · , n N R ] T ]]>
由上述等式计算的接收信号可以由以下等式表示。
[式10]

同时,由发送/接收天线的数量来确定指示信道条件的信道矩阵H的行数和列数。 在信道矩阵H中,行数等于接收天线的数量(NR),并且列数等于发送天线的数量 (NT)。也就是说,由NR×NT矩阵来表示信道矩阵H。
由行数和列数之间的更小的数量来限定矩阵秩,其中,行数和列数彼此独立。因 此,矩阵秩不会比行数或列数高。信道矩阵H的秩rank(H)可以由以下等式表示。
[式11]
rank(H)≤min(NT,NR)
秩可以被限定为当对矩阵执行特征值分解时非零特征值的数量。相似地,秩可以 被限定为当对矩阵执行奇异值分解时非零奇异值的数量。因此,信道矩阵的秩表示在 给定信道上可发送的太阳城集团片段的最大数量。
在说明书的描述中,针对MIMO传输的“秩”表示在特定的太阳城集团在特定的频率 资源中可以单独地发送信号的路径的数量,并且“层数”表示通过各个路径发送的信 号流的数量。由于发送机通常发送数量上与用于信号发送的秩的数量相同的层,所以 “秩”具有与“层的数量”相同的含义,除非另外提到。
如上所述,当发送器在Ns个数据流中载入数据并且同时发送数据流时,接收器 可以将所接收的数据分解为Nx个数据流(或层),并同时接收数据流。具体地,当 发送器将Ns个数据流预编码为通过发送天线发送的信号x并且发送信号x时,MIMO 接收器可以执行解码处理,用于将通过信道H接收的信号y分解为Nx个接收的数据 流。也就是说,MIMO预编码功能对于发送器来说是重要的,并且MIMO解码器功 能对于接收器来说是重要的。
当图5的示例的描述是基于窄带系统时,MIMO系统的描述可以容易地扩展至宽 带系统。例如,在OFDM系统中,发送器执行OFDM调制并且接收器执行OFDM解 调,因而,一个宽带系统可以被建模为一组与多个子载波相对应的多个窄带系统。一 个窄带系统可以被建模为如图5所示的MIMO系统。尽管为了清晰,以下描述是基 于一个窄带系统的建模,但是描述可以直接扩展并且应用至宽带系统的操作。
参考信号(RS)
由于在无线通信系统中通过无线信道来发送分组,所以信号在传输过程中会失 真。接收器需要利用信道太阳城集团来校正失真的信号,以正确地接收失真的信号。为了检 测信道太阳城集团,接收器和发送器两者都已知的信号被发送,并且当通过特定的信道接收 信号时,利用信号的失真度来检测信道太阳城集团。该信号被称为导频信号或参考信号。
当使用多个天线来发送和接收数据时,仅当检测到各个发送天线和接收天线之间 的信道状态时可以接收正确的信号。因此,针对每个发送天线,需要参考信号。
根据在移动通信系统中的目的,参考信号(RS)可以被分类为两种。一种是用 于信道太阳城集团获取的RS,另一种是用于数据解调的RS。前者需要在宽带中发送,由于 该RS用于UE以获取下行信道太阳城集团。甚至在特定的子帧中没有接收到下行数据的UE 也需要接收并测量该RS以用于信道太阳城集团获取。该RS还用于例如切换测量这样的测 量。后者是在BS执行下行传输时与对应的资源一起发送的RS。UE可以通过接收 RS来执行信道估计,因而可以解调数据。该RS需要在发送数据的区域中被发送。
3GPP LTE(例如3GPP LTE发行-8)限定了两种用于单播业务的下行RS:公共RS (CRS)以及专用RS(DRS)。CRS用于获取太阳城集团信道状态和用于切换的测量的太阳城集团, 并且可以被称为小区特定RS。DRS用于数据解调,并且可以被称为UE特定RS。在 3GPP LTE中,DRS仅被用于数据解调,并且CRS可以被用于信道太阳城集团获取和数据 解调两者。
CRS被小区特定地发送。CRS被在宽带中每个子帧地发送。根据BS的发送天线 的数量,可以针对最多四个天线端口发送CRS。例如,当BS的发送天线的数量是2 时,针对天线端口#0和#1的CRS被发送。当BS的发送天线的数量是4时,针对天 线端口#0、#1、#2和#3的CRS被发送。
图6例示了一个资源块对中的示例性CRS和DRS图案。
图6示出了在基站支持4个发送天线的系统中一个资源块对中的CRS和DRS图 案(在正常CP的情况下,时域中的14个OFDM符号×频域中的12个子载波)。在 图6中,分别被“RO”、“R1”、“R2”和“R3”所指示的RE表示针对天线端口索引 0、1、2和3的CRS部分。由“D”指示的RE表示在LTE中限定的DRS的位置。
在从LTE演进的LTE-A中,在下行可以支持最多8个发送天线。因此,需要支 持最多8个发送天线的参考信号。由于在LTE中仅限定了用于最多4个天线端口的 下行参考信号,所以当在LTE-A系统中BS具有4至8个下行发送天线时,用于增加 的天线端口的参考信号需要被附加地限定和设计。信道测量参考信号和数据解调参考 信号两者需要被用作针对最多8个发送天线端口的参考信号。
在设计LTE-A系统中的一个重要的考虑是向后兼容性。也就是说,LTE UE需要 在LTE-A系统中操作,并且LTE-A系统需要支持同样的。在参考信号发送中,需要 在时-频区域(其中,在整个带宽中,每个子帧地来发送在LTE中限定的CRS)中附 加地限定用于最多8个发送天线端口的参考信号。然而,在LTE-A中,当针对最多8 个发送天线的参考信号图案如同在LTE中一样被每个子帧地添加至整个带宽时,参 考信号传输开销极度增大。
在LTE-A系统中新设计的参考信号被分类为:信道状态太阳城集团参考信号(CSI-RS) (或信道状态太阳城集团-RS),其用于信道测量,以选择调制和编码方案(MCS);以及预 编码矩阵索引(PMI)和解调RS(DMRS),其用于解调通过8个发送天线发送的数 据。
CSI-RS被设计为为了进行信道测量的目的,而CRS在LTE中用于测量(例如信 道测量和切换测量)和数据解调。CSI-RS也可以用于切换测量。与LTE中的CRS不 同,CSI-RS不需要每个子帧地发送,因为CSI-RS用于获取信道状态太阳城集团。因此, CSI-RS可以被设计为使得在时域中间歇地(例如,周期性地)发送CSI-RS,以减小 CSI-RS传输开销。
如果在下行子帧中发送数据,则将专用于被调度为发送数据的UE的DMRS发 送至UE。也就是说,DMRS可以被称为UE特定RS。专用于特定UE的DMRS可 以被设计为使得仅在该UE被调度的资源区域(即,发送针对UE的数据的太阳城集团-频率 区域)中发送DMRS。
图7例示了在LTE-A中限定的示例性DMRS图案。
图7示出了在发送下行数据的一个RB对(在正常CP的情况下,时域中的14 个OFDM符号×频域中的12个子载波)上发送DMRS的RE的位置。可以针对在 LTE-A中附加地限定的4个天线端口(天线端口索引7、8、9和10)来发送DMRS。 可以通过位于不同的频率资源(子载波)和/或不同的太阳城集团资源(OFDM符号)(即, 根据FDM和/或TDM复用的)来标识针对不同的天线端口的DMRS。此外,可以利 用正交码(即,根据CDM复用的)来标识位于相同太阳城集团-频率资源的针对不同的天线 端口的DMRS。在图7的示例中,针对天线端口7和8的DMRS可以位于与DMRS  CDM组1相对应的RE中,并且根据正交码被复用。相似地,针对天线端口9和10 的DMRS可以位于与DMRS CDM组2相对应的RE中,并且根据正交码被复用。
当BS发送DMRS时,与应用至数据的预编码相同的预编码被应用至DMRS。 因此,由UE利用DMRS(或UE特定RS)估计的信道太阳城集团是预编码的信道太阳城集团。 UE可以利用通过DMRS估计的预编码的信道太阳城集团来容易地执行数据解调。然而,由 于UE无法知道应用至DMRS的预编码太阳城集团,所以UE无法从DMRS获取没有预编 码的信道太阳城集团。UE可以利用参考信号(即,上面提到的CSI-RS)而非DMRS来获 得没有预编码的信道太阳城集团。
图8例示了在LTE-A中限定的示例性CSI-RS图案。
图8示出了在发送下行数据的一个RB对(在正常CP的情况下,时域中的14 个OFDM符号×频域中的12个子载波)上发送CSI-RS的RE的位置。图8的(a) 至8的(e)的多个CSI-RS图案中的一个CSI-RS图案可以用在下行子帧中。可以针 对在LTE-A中附加地限定的8个天线端口(天线端口索引15至22)来发送CSI-RS。 可以通过位于不同的频率资源(子载波)和/或不同的太阳城集团资源(OFDM符号)(即, 根据FDM和/或TDM复用的)来标识针对不同的天线端口的CSI-RS。此外,可以利 用正交码(即,根据CDM复用的)来标识位于相同太阳城集团-频率资源的、针对不同的天 线端口的CSI-RS。在图8的(a)中,针对天线端口#15和#16的DMRS可以位于表 示为CSI-RS CDM组1的RE中,并且利用正交码被复用。此外,针对天线端口#17 和#18的CSI-RS可以位于表示为CSI-RS CDM组2的RE中,并且利用正交码被复 用。针对天线端口#19和#20的CSI-RS可以位于表示为CSI-RS CDM组3的RE中, 并且利用正交码被复用。针对天线端口#21和#22的CSI-RS可以位于表示为CSI-RS  CDM组4的RE中,并且利用正交码被复用。参照图8的(a)所描述的原理可以等 同地应用于图8的(b)至图8的(e)。
在图6、7和8中示出的RS图案是示例性的,并且本发明的各种实施方式不限 于特定的RS图案。也就是说,本发明的各种实施方式可以等同地应用于与图6、7 和8中所限定和使用的RS图案不同的RS图案的情况。
信道状态太阳城集团(CSI)
MIMO可以被分类为开环和闭环方案。开环MIMO表示由发送器执行的、没有 MIMO接收器的CSI反馈的MIMO发送。闭环MIMO表示发送器从MIMO接收器 接收CSI反馈并执行MIMO发送的方案。根据闭环MIMO,发送器和接收器可以基 于CSI来执行波束成形,以获得MIMO发送天线的复用增益。发送器(例如,BS) 可以向接收器(例如,UE)分配UL控制信道或UL共享信道,使得接收器(例如, UE)可以反馈CSI。
UE可以利用CRS和\或CSI-RS执行下行信道估计和/或测量。由UE反馈至BS 的信道状态太阳城集团(CSI)可以包括秩指示符(RI)、预编码矩阵索引(PMI)和信道质 量指示符(CQI)。
RI是太阳城集团信道秩的太阳城集团,信道秩指示通过相同的太阳城集团-频率资源能够发送不同的 太阳城集团片段的层(或流)的数量。由于秩值是根据信道的长期衰落来确定的,所以RI 与PMI和CQI相比可以在长的时段中(即,较不频繁地)被反馈。
PMI是太阳城集团预编码矩阵的太阳城集团,用于发送器的数据发送,并且反映信道的空间特 性。预编码表示传输层到发送天线的映射,并且可以通过预编码矩阵来确定层-天线 的映射关系。PMI基于例如信号干扰噪声比(SINR)这样的度量指标与UE的优选 的BS的预编码矩阵索引相对应。为了减小预编码太阳城集团反馈开销,发送器和接收器可 以共享包括各种预编码矩阵的码本,并且可以仅反馈码本中的指示特定的预编码矩阵 的索引。例如,可以基于最近报告的RI来确定PMI。
CQI是太阳城集团信道质量或信道强度的太阳城集团。CQI可以由预定的MCS组合来表示。 也就是说,反馈CQI索引表示对应的调制方案和码率。通过将特定的资源区(例如, 由有效的子帧指定的区域和/或物理资源块)设置为CQI参考资源并且假设在CQI参 考资源中存在PDSCH传输来计算CQI,并且可以接收PDSCH而不超出预定的差错 概率(例如,0.1)。通常,CQI是反映接收SINR的值,当BS利用PMI配置空间信 道时,可以获得接收SINR。
支持扩展的天线配置的系统(例如,LTE-A)考虑利用多用户MIMO(MU-MIMO) 来获取附加的多用户分集(diversity)。在MU-MIMO中,在天线域中复用的UE之间 存在干扰信道,因而,在BS利用从多个用户中的另一UE反馈的CSI执行DL发送 时,必须防止在UE中生成干扰。因此,为了正确的MU-MIMO操作,与单用户MIMO (SU-MIMO)相比需要反馈准确度更高的CSI。
为了更准确的CSI测量和报告,可以应用对通过提高包括RI、PMI和CQI的常 规CSI而获得的新的CSI进行反馈的方法。例如,可以通过两个PMI(例如,i1和 i2)的组合来指示由接收器反馈的预编码太阳城集团。因此,可以反馈更准确的PMI,并且 可以基于准确的PMI计算和报告更准确的CQI。
可以通过PUCCH周期性地发送CSI,或者通过PUSCH非周期性地发送CSI。 此外,根据RI、第一PMI(例如,W1)、第二PMI(例如,W2)和CQI中的哪一个 被反馈以及反馈的PMI和\或CQI是否针对宽带(WB)或子带(SB)来限定各种报 告模式。
多天线的部署
通过常规的一维天线配置生成的波束仅被在方位角(例如,水平域)方向被指定, 并且无法在仰角(例如,垂直域)方向被指定,因而仅支持2维波束成形。一维天线 配置(例如,均匀线性阵列(ULA))可以在方位角方向上支持自适应波束成形或空 间复用,并且在常规的无线通信系统(例如,符合3GPP LTE发行-8、9、10和11 的系统)中仅设计了针对自适应波束成形或空间复用的MIMO发送和接收方案。
当支持针对系统性能改进的基于2维天线配置(例如,均匀矩形阵列(URA)) 的MIMO发送和接收方案时,可以在方位角方向和仰角方向上指定由2维天线配置 所生成的波束,因而可以执行2维波束成形。
图9例示了根据二维天线配置的波束成形的示例。
图9的(a)示出了通过限制预定范围的方位角和预定范围的仰角所生成的扇区 (sector)特定波束成形的示例。图9的(b)示出了通过以相同的方位角改变仰角所 生成的UE特定波束成形的示例。
根据通过指定方位角和仰角来生成波束的上述功能,可以支持新的波束成形,例 如扇区特定高度(elevation)波束成形(例如,根据垂直图案波束宽度和/或下倾角的 自适应控制)、在垂直域改进的扇区化以及用户(或UE)特定高度波束成形。垂直扇 区化可以通过垂直扇区图案的增益改进平均系统性能。UE特定高度波束成形可以通 过在UE的方向上指定垂直天线图案来针对UE增大SINR。
天线虚拟化
被限定为描述通信系统的操作的发送天线和/或接收天线可以被称为虚拟天线或 天线端口。虚拟天线可以或不可以一对一地映射至发送器的物理天线和/或接收器的 物理天线。
图10例示了天线虚拟化。
当发送虚拟天线(或发送天线端口)的数量是并且发送物理天线的数量是时,如果则一些物理天线可以被分组成始终发送相同的信号。这里,由于 分组的天线就像多个天线是单个天线一样来操作,所以分组的天线可以被认为形成一 个虚拟天线。这可以称为发送天线虚拟化。
当接收虚拟天线(或接收天线端口)的数量是接收物理天线的数量是并且时,在一些分组的物理天线处所接收的信号的和可以被映射至MIMO 解码器的输入。在这种情况下,分组的天线可以就像多个天线是单个天线一样来操作。 这可以称为接收天线虚拟化。
由于发送天线虚拟化和接收天线虚拟化是单独的技术,所以可以仅应用其中的一 个,并且甚至在一个系统中也可以根据信号来使用不同的天线虚拟化方案。例如,不 同的天线虚拟化方案可以被分别应用至在LTE Rel-10(或LTE-A)中限定的CSI-RS 和CRS的发送。LTE Rel-10支持最多8个CRS-RS天线端口(即,8个虚拟天线)以 及最多4个CRS天线端口(或4个虚拟天线)。这意味着一个系统针对特定的导频(RS) 支持多达8个虚拟天线,并且针对不同类型的导频支持多达4个虚拟天线。因此,甚 至在相同的系统中也可以根据信号类型来应用不同的天线虚拟化方案。如果存在16 个发送物理天线,则可以每两个天线来分组,以形成用于CSI-RS发送的8个虚拟天 线,或者可以每四个天线来分组,以形成用于CRS发送的4个虚拟天线。
如上所述,天线虚拟化是用于将物理天线映射至虚拟天线(或天线端口)的技术。 由于虚拟天线至物理天线映射方案可以取决于装置实现方法,所以用于限定通信系统 的操作的通信标准基于虚拟发送天线和虚拟接收天线仅限定通信方案。
此外,天线虚拟化的目的是将虚拟发送天线和虚拟接收天线之间的信道改变为更 加有利于通信的信道。虚拟发送天线和虚拟接收天线之间的信道被限定为有效信道
信道老化
在UE测量针对下行信道的CSI(例如,RI、PMI、CQI等)的太阳城集团与当已被UE 通知了CSI的eNB通过下行信道发送数据时的太阳城集团之间存在太阳城集团差。当信道严重地 随太阳城集团改变时,由UE报告给eNB的CSI可能没有正确地反映在数据发送太阳城集团的信 道状态。这种现象被称为信道老化。信道老化会导致性能劣化。此外,信道老化与信 道的太阳城集团变化紧密相关,因而,随着UE移动速度增大,由于信道老化造成的性能劣 化加剧。此外,由于根据2维天线配置,移动的UE所经历的信道状态可能随着波束 成形分辨率增大而突然地变化,因而,由于信道老化所导致的性能劣化变得严重。
用于支持高速移动的天线虚拟化方法
本发明提供了在支持准确的高速移动和/或波束成形的无线通信系统中用于减小 由于信道老化所导致的性能劣化的天线虚拟化方法。
实施方式1
根据本发明,执行天线虚拟化,使得由于UE的移动而导致的信道状态变化(或 者波束图案变化)被最小化。例如,可以在UE的主移动方向上执行发送/接收天线虚 拟化。
图11示出根据本发明的天线虚拟化的示例。
在图11所示的示例中,eNB可以具有如在图9的示例中的二维天线配置。因此, 从eNB发送的波束的分辨率可以增大,并且波束可以集中在特定的点上。
图11的(a)是用于说明常规方法的问题的示图。由UE在位置A基于虚拟天线 (例如,由物理天线a0构成的虚拟天线)所测量的信道状态被称为CSI-A,并且由 UE在位置B基于虚拟天线(例如,由物理天线a0构成的虚拟天线)所测量的信道 状态被称为CSI-B。当从eNB发送的信号集中在位置A上时,很有可能CSI-A和CSI-B 彼此不一致。例如,在位置A的信道状态可以被期望好于在位置B的信道状态,并 且因而可以测量/计算信道状态,使得CSI-A可以使用比CSI-B更高的秩和更高的 MCS。
图11的(b)是用于说明当应用由本发明提供的天线虚拟化时所获得的效果的示 图。当UE从位置A移动至位置B时,位于UE的移动方向上的多个物理天线可以被 分组并且被限定为虚拟天线。例如,天线a0,、a1、a2、a3、a4和a5可以被分组以 形成一个虚拟天线。在这种情况下,可以期望,影响在位置A处构成虚拟天线的物 理天线中的天线a0、a1、a2和a3的信道状态与影响在位置B的天线a2、a3、a4和 a5的信道状态相似或基本相同。因此,由UE在位置A所计算/测量的信道状态太阳城集团 CSI-A可以期望与在位置B由UE计算/测量的信道状态太阳城集团CSI-B非常相似。因此, 当如图11的(b)所示地应用信道虚拟化时,与图11的(a)的示例相比,可以明显 地减小在位置A和B处的信道状态的不一致。
也就是说,可以执行信道虚拟化,使得天线图案在UE的移动方向上具有宽的波 束宽度。换言之,天线虚拟化图案可以被确定为使得波束宽度在与UE的移动方向相 同的方向上被扩展。另外,天线虚拟化图案可以被确定为使得布置在UE的主移动方 向(或者布置在最接近UE的主移动方向的方向)上的物理天线被分组。例如,可以 执行UE的发送天线的虚拟化,使得从UE的虚拟天线发送的波束的宽度变宽,以减 小当UE高速移动时根据发送天线生成的信道的状态之间的不一致。此外,可以执行 UE的接收天线的虚拟化,使得当UE接收到从特定的点发送的波束时,影响在不同 的位置高速移动的UE的信道状态之间的不一致被减小。
图12例示了根据本发明的针对二维天线配置的天线虚拟化方法。
在图12的示例中,假设UE具有这样的二维天线配置,其中,24个物理天线被 布置为4列6行。UE可以是车辆,并且物理天线可以被布置在车辆的外部。如果车 辆在图中在水平方向(列方向)上移动,则通过将布置在从车辆的前面到车辆后面的 横贯方向上的天线分组,可以配置一个虚拟天线。例如,物理天线a00、a01、a02、 a03、a04和a05可以被分组以配置一个虚拟天线#0,物理天线a10、a11、a12、a03、 a14和a15可以被分组以配置一个虚拟天线#1,物理天线a20、a21、a22、a23、a24 和a25可以被分组以配置一个虚拟天线#2,并且物理天线a30、a31、a32、a33、a34 和a35可以被分组以配置一个虚拟天线#3。
当如上所述地配置虚拟天线时,执行天线虚拟化,使得在车辆的移动方向上获得 宽的波束宽度,因而,影响高速移动的车辆的信道状态的不一致可以被减小,并且可 以增大天线增益。
在本发明的实施方式的应用中,发送天线虚拟化方法和接收天线虚拟化方法不限 于相同的方法。例如,多个天线中的部分天线可以是发送专用天线,所述多个天线中 的其余部分可以是接收专用天线,并且可以独立地配置发送天线虚拟化方法和接收天 线虚拟化方法。另选地,当一些天线或全部天线用于发送和接收两者时,当天线作为 发送天线操作时的天线虚拟化方法以及当天线作为接收天线操作时的天线虚拟化方 法可以被不同地应用于一个天线。
此外,可以针对每个系统限定天线虚拟化方法。此外,可以甚至在相同的系统中 针对频率分别限定不同的天线虚拟化方法。
实施方式2
在本实施方式中,根据UE的移动状态和/或通信状态自适应地应用天线虚拟化。 指示UE的移动状态的太阳城集团可以包括指示UE是否移动、移动方向、移动速度、加速 /减速状态等的参数。指示通信状态的太阳城集团可以包括指示UE和向UE发送信号/从UE 接收信号的装置(例如,eNB)之间的距离、相关位置、信道状态(例如,CSI)等 的参数。自适应天线虚拟化是指包括在一个虚拟天线中的物理天线的数量的可变应 用、指示物理天线映射至虚拟天线的太阳城集团(即,指示/指定一个或更多个物理天线的 太阳城集团(例如,物理天线索引太阳城集团))等。
将给出考虑UE的移动状态的天线虚拟化方法的描述。
可以基于UE的移动速度来确定虚拟天线到物理天线的映射。例如,包括在一个 虚拟天线中(或映射至一个虚拟天线)的大数量的物理天线并不总是确保高性能。当 信道老化不严重时,例如,在UE移动相对慢的情况下,当包括在一个虚拟天线中的 物理天线的数量不大时,可以期望更高的性能。例如,当大数量的物理天线配置一个 发送虚拟天线时,由于发送功率分散会导致出现性能劣化。此外,当大数量的物理天 线配置一个接收虚拟天线时,由于天线增益分散会导致出现性能劣化。因此,必须适 当地控制映射至虚拟天线的物理天线的数量,以集中发送功率或天线增益。包括在一 个虚拟天线中的物理天线的数量可以增大,使得当UE高速移动时(或者当UE在比 预定的阈值更高的速度移动时),产生虚拟天线方向图针对天线老化的健壮性。当UE 低速移动时(或者当UE在比预定的阈值更高的速度移动时),信道老化的影响不大, 因而包括在一个虚拟天线中的物理天线的数量可以减少(即,虚拟天线的数量可以增 多),以增大发送功率效率/天线增益。也就是说,包括在一个虚拟天线中的物理天线 的数量可以被设置为与UE的移动速度成正比。然而,这是示例性的,并且包括在一 个虚拟天线中的物理天线的数量和UE的移动速度之间的关系不限于正比关系。在特 定的情况,包括在一个虚拟天线中的物理天线的数量可以被设置为与UE的移动速度 成反比。例如,当包括在虚拟天线中的物理天线的数量增大,并因此虚拟天线的孔径 (aperture)根据物理天线的配置而增大时(例如,当实际上与通过虚拟天线发送和 接收的信号相关的天线有效区域增大时),虚拟天线根据信号发送/接收方向的增益变 化可以增大(即,波束图案波动可能增大)。在这种情况下,当包括在虚拟天线中的 物理天线的数量随着UE的移动速度增大而减少时,可以期望更高的性能。因此,可 以根据UE的移动状态等来自适应地应用虚拟天线和物理天线之间的匹配关系(例如, 虚拟天线的数量和包括在虚拟天线中的物理天线的数量)。
当UE移动时可以应用天线虚拟化,而当UE不移动时可能不能应用天线虚拟化。 此外,包括在一个虚拟天线中的天线的数量可以在UE移动时增大,并且在UE不移 动时减小。
布置在UE的移动方向(例如,当UE是车辆时,向前和向后方向或者向左和向 右方向)上的物理天线可以根据UE的移动方向被分组,以配置虚拟组。
将给出考虑通信状态的天线虚拟化方法的描述。
当向车辆发送信号/从车辆接收信号的装置与车辆(例如,eNB、路边AP等,其 位置比车辆更高或远离车辆)的移动方向垂直地被定位时,如图12所示的通过将布 置在车辆的移动方向上(即,布置在车辆的从前至后的横贯方向上)的物理天线分组 来配置虚拟天线的方法可以获得更高的性能。当向车辆发送信号/从车辆接收信号的 装置在与车辆的移动方向相同的方向上被定位时(例如,当多个装置以与车辆相似的 高度布置在路中间时),以与包括布置在车辆的移动方向上的物理天线的虚拟天线不 同形式的虚拟天线可以被配置,或者包括在一个虚拟天线中的物理天线的数量可以被 控制。
即使在考虑UE的通信状态的天线虚拟化方法中,由于UE的位置改变所导致的 信道状态变化(或者波束图案变化)也需要被最小化。因此,虚拟天线可以被配置为 使得由于信道老化所导致的性能劣化被最小化。
为了自适应地应用天线虚拟化图案,如上所述,向UE发送信号/从UE接收信号 的eNB(或远程无线头端(RRH)、网络节点、AP等)可以向UE(或者移动电话、 车辆等)用信号发送太阳城集团的eNB位置的太阳城集团。此外,UE可以向eNB报告指示UE 的移动状态的太阳城集团(例如,移动速度、移动方向、加速/减速相关的太阳城集团)和/或指示 UE的通信的太阳城集团(例如,UE的位置、信道状态太阳城集团(CSI)等)。此外,eNB可以 利用eNB的太阳城集团和/或由UE报告的太阳城集团来确定天线虚拟化方法,并且提供太阳城集团天线 虚拟化方法的控制太阳城集团(例如,物理天线的数量、图案、指定虚拟化模式的太阳城集团(例 如,应用于低速移动的天线虚拟化模式/应用于高速移动的天线虚拟化模式)等)。UE 可以向eNB发送太阳城集团优选的天线虚拟化方法的太阳城集团(例如,指示由UE推荐的物理 天线的数量、图案或虚拟化模式的太阳城集团)。
可用的天线虚拟化图案的数量(例如,指示所配置的发送虚拟天线的数量、所配 置的接收虚拟天线的数量、配置一个虚拟天线的物理天线的数量、映射至一个虚拟天 线的物理天线的数量(即,指示/指定一个或更多个物理天线的太阳城集团)的太阳城集团等)可 以根据UE的物理天线的数量和物理天线的布置而显著地增大。因此,当限定了能够 指示大数量的情况的控制太阳城集团时,在UE和eNB之间发送/接收的控制太阳城集团的开销显 著地增大,这是低效率的。因此,本发明预先确定在eNB和UE之间的天线虚拟化 图案候选,并且以直接地或间接地指示天线虚拟化图案候选中的特定图案的太阳城集团的形 式限定针对天线虚拟化图案的控制太阳城集团。
在天线虚拟化方法的自适应应用中,在UE和eNB之间的数据发送和接收期间 改变天线特征(例如,天线虚拟化图案)会影响发送和接收性能。因此,虚拟天线配 置方案可以被限制,使得仅当UE不执行数据发送和接收时(例如,当UE空闲或关 闭通信功能时)才改变虚拟天线配置。
图13是例示根据本发明的利用虚拟天线的通信方法的流程图。
在步骤S1310,eNB可以向UE发送针对UE的天线虚拟化图案的控制太阳城集团。可 以基于指示UE的移动状态的太阳城集团和/或指示UE的通信状态的太阳城集团来确定该天线虚拟 化图案。针对天线虚拟化图案的控制太阳城集团可以指示映射至一个虚拟天线的物理天线的 数量、指定物理天线的太阳城集团等。
在步骤S1320,UE可以基于该天线虚拟化图案来配置一个或更多个虚拟天线。 在本发明中,可以基于UE的移动方向来确定映射至一个虚拟天线的一个或更多个物 理天线。例如,映射至一个虚拟天线的一个或更多个物理天线可以被确定为使得由一 个或更多个物理天线所形成的波束的宽度在与UE的移动方向相同的方向上被扩展, 或者布置在UE的移动方向上的一个或更多个物理天线被映射至一个虚拟天线。因此, 可以配置虚拟天线相对于信道老化的健壮性。
在步骤S1330,可以通过UE的一个或更多个虚拟天线在UE和eNB之间执行通 信。
根据由本发明所提供的自适应天线虚拟化方法所确定的(或者从之前的数量改变 的)虚拟天线的总数可以影响所发送的导频信号的数量、所接收的导频信号的数量和 /或CSI反馈太阳城集团的计算和配置。
本发明的多种实施方式中的一个实施方式或其中的两个或更多个实施方式的组 合可以被应用于参照图13描述的根据本发明的利用虚拟天线的通信方法。
图14例示根据本发明的优选实施方式的UE和eNB的配置。
参照图14,根据本发明的eNB 10可以包括发送器11、接收器12、处理器13、 存储器14和多个天线15。发送器11可以向外部装置(例如,UE)发送信号、数据 和太阳城集团。接收器12可以从外部装置(例如,UE)接收信号、数据和太阳城集团。处理器13 可以控制eNB 10的整体操作。可以根据二维天线配置来配置多个天线15。
根据本发明的实施方式的eNB 10的处理器13可以被配置为利用根据由本发明所 提供的实施方式的UE的虚拟天线来支持通信。eNB 10的处理器13可以控制eNB 10 生成针对UE的天线虚拟化图案的控制太阳城集团,该天线虚拟化图案是基于指示UE 20的 移动状态的太阳城集团和/或指示UE 20的通信状态的太阳城集团来确定的,并且通过发送器11向 UE 20发送控制太阳城集团。此外,eNB 10的处理器13可以控制eNB 10通过一个或更多 个虚拟天线利用发送器11和/或接收器12与UE 2执行通信,所述一个或更多个虚拟 天线由UE 20根据针对天线虚拟化图案的控制太阳城集团来配置。这里,可以基于UE 20 的移动方向来确定映射至UE 20的一个虚拟天线的物理天线,因而,eNB 10可以支 持在UE 20的相对于信道老化的虚拟天线健壮性的配置。
此外,eNB 10的处理器13可以处理由eNB 10接收的太阳城集团、要发送至外部的信 息等,并且存储器14可以存储经处理的太阳城集团达预定太阳城集团,并且可以被替换为诸如缓 冲器(未示出)这样的部件。
参照图14,根据本发明的eNB 20可以包括发送器21、接收器22、处理器23、 存储器24和多个天线25。多个天线25意味着UE 20支持MIMO发送和接收。发送 器21可以向外部装置(例如,eNB)发送信号、数据和太阳城集团。接收器22可以从外部 装置(例如,eNB)接收信号、数据和太阳城集团。处理器23可以控制UE 20的整体操作。
根据本发明的实施方式的UE 20的处理器23可以被配置为利用根据本发明的实 施方式的虚拟天线来执行通信。UE 20的处理器12可以控制UE 20根据天线虚拟化 图案来配置一个或更多个虚拟天线,所述天线虚拟化图案是基于指示UE 20的移动状 态的太阳城集团和/或指示UE 20的通信状态的太阳城集团来确定的。此外,UE 20的处理器23可 以控制UE 20通过发送器21和/或接收器22利用一个或更多个虚拟天线与eNB 10执 行通信。这里,可以基于UE的移动方向来确定映射至一个虚拟天线的一个或更多个 物理天线,因而,可以配置相对于信道老化的虚拟天线的健壮性。
此外,UE 20的处理器23可以处理由UE 20接收的太阳城集团、要发送至外部的太阳城集团 等,并且存储器24可以存储经处理的太阳城集团达预定太阳城集团,并且可以被替换为诸如缓冲 器(未示出)这样的部件。
eNB 10和UE 20的配置可以被实现为使得本发明的上述的各种实施方式能够独 立地应用,或者其中的两个或更多个能够同时地应用,并且为了清晰省略了重复的描 述。
同时,在本发明的各种实施方式的描述中,eNB被示例性地用作下行发送实体或 者上行接收实体,并且UE被示例性地用作下行接收实体或者上行发送实体,本发明 的范围或精神不限于此。例如,eNB的描述可以被等同地应用于这样的情况,即,其 中,小区、天线端口、天线端口组、RRH、发送点、接收点、接入点、中继器等是针 对到UE的下行发送的下行发送实体或者针对来自UE的上行接收的上行接收实体。 此外,通过本发明的各种实施方式描述的本发明的原理可以被等同地应用于这样的情 况,即,其中,中继器是针对到UE的下行传输的下行发送实体,或者针对来自UE 的上行接收的上行接收实体,或者被等同地应用于这样的情况,即,其中,中继器是 针对到eNB的上行发送的上行发送实体或者针对来自eNB的下行接收的下行接收实 体。
可以通过各种方式(例如,硬件、固件、软件或它们的组合)来实现本发明的各 个实施方式。
在硬件配置中,可以通过专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数 字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、 处理器、控制器、微控制器、微处理器等中的一个或更多个来实现本发明的实施方式。
在固件或软件配置方面,本发明的实施方式可以实现为模块、程序、函数等的形 式。可将软件代码存储在存储器单元中,并被处理器执行。存储器单元位于处理器内 部或者外部并且可经过各种已知装置向处理器发送数据和从处理器接收数据。
以上给出了本发明的优选实施方式的详细描述,以使本领域技术人员能够实现和 实施本发明。在已经参照本发明的优选实施方式描述了本发明时,本领域技术人员将 认识到,在不脱离本发明的精神和必要特征的情况下,可以对本发明进行许多修改和 改变。例如,本发明的上述实施方式的结构可以组合地使用。上述实施方式因此在所 有方面应被视为是示例性的而非限制性的。因此,本发明并不旨在限制本文所公开的 实施方式,而是给出与本文公开的原理和新的特征相匹配的更宽广的范围。
本领域技术人员将理解的是,在不脱离本发明的精神和必要特性的情况下,本发 明可以按照不同于此处阐述的其它特定方式进行。上述实施方式因此在所有方面应被 视为是示例性的而非限制性的。本发明的范围应由所附的权利要求和法律上的等同物 来确定,而不是由以上描述来确定,并且落入所附的权利要求的含义和等同范围之内 的全部修改旨在被包括在本文。因此,本发明并不旨在限制本文所公开的实施方式, 而是给出与本文公开的原理和新的特征相匹配的更宽广的范围。对本领域技术人员明 显的是,所附的权利要求书中没有明确彼此引用的权利要求可以组合地存在作为本发 明的实施方式,或者在提交申请之后通过后续修改作为新权利要求被包括。
工业实用性
本发明的上述实施方式可应用于各种移动通信系统。

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本文标题:用于在无线通信系统中虚拟化天线的方法和装置.pdf
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