CN108011657A - 一种大规模天线***中波束发送方法、装置和基站 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大规模天线***中波束发送方法、装置和基站，用于在保证小区覆盖性能的前提下，在短时间内完成模拟波束的发送。将***带宽划分为多个频率单元，以及；所述方法，包括：将不同方向的模拟波束映射到不同的频率单元上；使用不同方向的模拟波束向用户设备UE发送模拟波束参考信号BS‑RS。

Description

一种大规模天线***中波束发送方法、装置和基站
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种大规模天线***中波束发送方法、装置和基站。
背景技术
下一代无线通信标准5G(第5代移动通信技术)的主要技术挑战是如何大幅提高无线资源的频谱效率来满足日益增加的容量需求。解决这一技术难题的可行技术路线主要有三条：1)扩展频谱，即采用更宽的通信频带以提供更大的信道容量；2)缩小蜂窝，即减小蜂窝的面积以提高蜂窝内用户的数据率；3)提高频谱效率，比如采用更多天线，特别是在基站端使用大量天线，通过引入更多额外的空间自由度来提高***的频谱效率。而毫米波与大规模多输入多输出(multi-input multi-output，MIMO)技术的结合，则可非常巧妙地将上述三条技术路线结合到一起。另外，毫米波大规模MIMO技术因其宽频带，高谱效的特点，被认为是下一代无线通信标准5G的关键技术之一。
由于5G的大规模天线引入了模拟和数字混合的波束赋形，因此小区接入的工作流程以及MIMO的工作流程相比传统的LTE(Long Time Evolution，长期演进)***都需要相应的改变。对于大规模天线***来说，可以有若干个数字收发通道，对于连接至同一个数字收发通道的多个天线，可以通过射频的移相器来实现模拟域的波束赋形，其形成的模拟波束在整个***带宽上都是一致的，即模拟域波束赋形基于射频的移相器，其特点是波束只能在时域调整，无法在频域调整。因此，在每个时间单元(例如一个OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交频分复用))上只能发送一个模拟波束，覆盖整个小区的一部分，通过在多个时间单元上发送不同的模拟波束，从而覆盖整个小区。但是，模拟波束发送所消耗的时间越长，相应地，UE(User Equipment，用户设备)完成波束选择的时间也越长，如何在保证小区覆盖性能的前提下在尽可能短时间内完成模拟波束的发送成为现有技术亟待解决的技术问题之一。
发明内容
本发明实施例提供一种大规模天线***中波束发送方法、装置和基站，用于在保证小区覆盖性能的前提下，在短时间内完成波束的发送。
本发明实施例提供一种天线***中波束发送方法，将***带宽划分为多个频率单元，以及；
所述方法，包括：
将不同方向的波束映射到不同的频率单元上；
使用不同方向的波束向用户设备UE发送波束参考信号BS-RS。
可选地，本发明实施例提供的大规模天线***中波束发送方法，还包括：
将不同方向的波束映射到不同的正交频分复用OFDM符号上；
在不同的OFDM符号上使用不同方向的波束向用户设备UE发送波束参考信号BS-RS。
可选地，本发明实施例提供的大规模天线***中波束发送方法，还包括：
接收所述UE反馈的波束选择信息，所述波束选择信息中携带有UE选择出的至少一个波束的指示信息，其中，波束的指示信息包括波束的标识或者波束的时频资源位置信息；
根据所述UE选择的至少一个波束的指示信息，从中选择至少一个波束与所述UE传输信息。
可选地，在接收所述UE反馈的波束选择信息之前，还包括：
通知所述UE波束选择配置信息，所述配置信息用于指示所述UE按照信号由强至弱的顺序选择至少一个波束；或者所述配置信息用于指示所述UE选择信号强度大于预设阈值的波束。
优选地，每一时频资源位置上对应一个波束；每一波束映射到至少一个时频资源位置。
本发明实施例提供一种大规模天线***中波束发送装置，包括：
带宽划分单元，用于将***带宽划分为多个频率单元；
映射单元，用于将不同方向的波束映射到不同的频率单元上；
第一发送单元，用于使用不同方向的波束向用户设备UE发送波束参考信号BS-RS。
优选地，所述映射单元，还用于将不同方向的波束映射到不同的正交频分复用OFDM上；
所述第一发送单元，还用于在不同的OFDM符号上使用不同方向的波束向用户设备UE发送波束参考信号BS-RS。
可选地，本发明实施例提供的大规模天线***中波束发送装置，还包括：
接收单元，用于接收所述UE反馈的波束选择信息，所述波束选择信息中携带有UE选择出的至少一个波束的指示信息，其中，波束的指示信息包括波束的标识或者波束的时频资源位置信息；
第二发送单元，用于根据所述UE选择的至少波束的指示信息，从中选择至少一个波束与所述UE传输信息。
可选地，本发明实施例提供的大规模天线***中波束发送装置，还包括：
通知单元，用于在所述接收单元接收所述UE反馈的波束选择信息之前，通知所述UE波束选择配置信息，所述配置信息用于指示所述UE按照信号强度由强至弱的顺序选择至少一个波束；或者所述配置信息用于指示所述UE选择信号强度大于预设阈值的波束。
优选地，每一时频资源位置上对应一个波束；每一波束映射到至少一个时频资源位置。
本发明实施例提供一种基站，包括上述的大规模天线***中波束发送装置。
本发明实施例提供的大规模天线***中波束发送方法、装置和基站，通过将***带宽划分为若干个频率单元，这样在同一时间内将不同的波束映射到不同的频率单元上向UE发送波束参考信号，不同方向的波束能够保证小区覆盖性能，而且相比于将不同方向的波束映射到不同时域资源上进行发送大大减少了发送完成波束所需的时间。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例中，在不同时域资源上发送不同方向的波束的场景示意图；
图2为本发明实施例中，大规模天线***中波束发送方法的实施流程示意图；
图3为本发明实施例中，第一种波束映射方式示意图；
图4为本发明实施例中，第二种波束映射方式示意图；
图5为本发明实施例中，大规模天线***中波束发送装置的结构示意图。
具体实施方式
为了实现在保证小区覆盖性能的前提下，在尽可能短的时间内完成波束的发送，本发明实施例提供了一种大规模天线***中波束发送方法、装置和基站。
以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
不失一般性，假设大规模天线阵列可以分为N个相同大小的组，每个组的所有相同极化的天线通过移相器连接至同一个数字收发通道，因此对于双极化天线阵列来说，每个组对应两个数字收发通道。在一个BS-RS(beam selection Reference Signal，波束参考信号)发送周期内，如果在一个时间单元(如一个OFDM符号)上只发送一个波束覆盖整个小区的一部分，则为了保证小区覆盖性能，需要在多个时间单元(Time Unit)内分别发送方向不同的波束参考信息。如图1所示，其为在不同时间单元发送不同方向的波束覆盖整个小区的示意图，假设需要4个波束覆盖整个小区，则需要在4个时间单元上分别发送这4个波束的参考信息，其中每个波束都由所有天线阵元联合发送，由于需要让多个天线组形成与单个组同样宽度的波束，这个过程中不可避免的会存在权值的功率损失。
由图1可知，如果将不同方向的波束放在不同的时间单元上发送需要花费的发送时间较长，有鉴于此，本发明实施例提供了一种发规模天线***中波束发送方法，通过将***带宽划分为多个频率单元(Frequency Unit)，这样，可以在不同的频率单元上发送不同方向的波束参考信息，由此减少了在发送时间上的开销，减少了发送波束参考信息所需时间，相应地，UE完成波束选择时间也随之减少。
如图2所示，其为本发明实施例提供的大规模天线***中波束发送方法的实施流程示意图，可以包括以下步骤：
S21、将不同方向的波束映射到不同的频率单元上。
本步骤中，假设需要覆盖某小区需要的波束的数量为B个，将***带宽划分为N个频率单元，每个频率单元可以包括若干个子载波。如果N大于等于B，则可以将不同方向的波束映射到相同时间单元的不同频率单元上。例如，可以将B个波束映射到B个频率单元上发送，如果N大于B，则还可以将同一波束映射到不同的频率单元上发送。至于映射规则，可以随机映射，也可以按照预设规则进行映射，但是基本原则是每一波束需要保证有对应至少一个频率单元。
S22、使用不同方向的波束向用户设备UE发送BS-RS。
具体实施时，将不同方向的波束映射到不同的时间单元(例如一个时间单元可以为一个OFDM符号)上发送。假设在一个BS-RS发送周期内或者某一次发送BS-RS可用的时域资源有F个OFDM符号(可以是连续或非连续的F个符号)，如果N小于B，则需要将不同的波束映射到不同的时间单元上，如果N大于B，也可以将不同的波束映射到不同的时间单元上，这样，每一波束对应的多个时频资源单元(一个频率单元和一个时间单元单元对应的时频资源称为一个时频资源单元)。基于此，本发明实施例提供的波束发送方法，还可以包括以下步骤：
S23、将不同方向的波束映射到不同的OFDM符号上；
S24、在不同的OFDM符号上使用不同方向的波束向UE发送BS-RS。
综上，根据本发明实施例，假设需要的波束数量为B，将***带宽划分为N个频率单元，可用的时间单元为F个，应当理解，为了保证所有波束都被发送，则F*N应大于等于B，在发送BS-RS时，可以按照某种映射方式将B个波束映射到N*F个时频资源单元上发送。一个时频资源单元只能对应于一个波束，但是一个波束可以对应于多个时频资源单元(即该多个时频资源单元用于发送同一波束的参考信号)。
需要说明的是，步骤S21和步骤S23也可以同时执行，即根据需要发送的波束的数量，选择在不同的时域资源上发送不同方向的波束。这样，步骤S22和步骤S24也为同时执行。
如图3所示，其为本发明实施例提供的一种波束映射方式，图3中，假设N＝4，F＝5，B＝9，即共有20个时频资源单元可以用于发送9个波束的参考信号。本例中，可以采用集中式的映射方式，即在某个时间单元上，某个波束集中在连续的、若干个频域资源上发送。
如图4所示，其为本发明实施例提供的另外一种波束映射方式，图4中，假设N＝4，F＝5，B＝9，即共有20个时频资源单元可以用于发送9个波束的参考信号。本例中，可以采用分散式的映射方式，即在某个时间单元上，某个波束在多个分散的多个频域资源上发送。
具体实施时，BS-RS的发送可以周期性的发送，也可以非周期性的发送，或者还可以在某些预设触发事件发生时发送，本发明实施例对此不进行限定。
UE根据接收到的BS-RS后，选择满足条件的波束对应的波束标识并上报给网络侧。较佳地，网络侧可以预先配置UE选择的波束需要满足的条件，例如，网络侧配置UE按照信号强度由强至弱的顺序选择至少一个波束，或者网络侧配置UE选择信号强度大于预设阈值的波束等等；或者网络侧配置UE按照信号强度由强至弱选择至少一个波束对应的时频资源位置信息；或者网络侧配置UE选择信号强度大于预设阈值的波束对应的时频资源位置信息，UE根据网络侧的配置进行上报。
基于此，本发明实施例提供的大规模天线***中波束发送方法，还包括以下步骤：接收所述UE反馈的波束选择信息，所述波束选择信息中携带有UE选择出的至少一个波束的指示信息，其中，波束的指示信息包括波束的标识或者波束的时频资源位置信息；根据所述UE选择的至少一个波束的指示信息，从对应的波束中选择至少一个波束与所述UE传输信息。
其中，在接收所述UE反馈的波束选择信息之前，还包括：
通知所述UE波束选择配置信息，所述配置信息用于指示所述UE按照信号强度由强至弱的顺序选择至少波束；或者所述配置信息用于指示所述UE选择信号强度大于预设阈值的波束。
本发明实施例本发明实施例提供的大规模天线***中波束发送方法，通过将***带宽划分为若干个频率单元，这样在同一时间内将不同的波束映射到不同的频率单元上向UE发送波束参考信号，不同方向的波束能够保证小区覆盖性能，而且相比于将不同方向的波束映射到不同时域资源上进行发送大大减少了发送完成波束所需的时间。进一步地，还可以在不同的时间单元上向UE发送波束参考信号。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种大规模天线***中波束发送装置和基站，由于上述装置及设备解决问题的原理与大规模天线***中波束发送方法相似，因此上述装置及设备的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
如图5所示，其为本发明实施例提供的大规模天线***中波束发送装置的结构示意图，可以包括：
带宽划分单元51，用于将***带宽划分为多个频率单元；
映射单元52，用于将不同方向的波束映射到不同的频率单元上；
第一发送单元53，用于使用不同方向的波束向用户设备UE发送波束参考信号BS-RS。
优选地，所述映射单元52，还用于将不同方向的波束映射到不同的正交频分复用OFDM符号上；
所述第一发送单元53，还用于在不同的OFDM符号上使用不同方向的波束向用户设备UE发送波束参考信号BS-RS。
可选地，本发明实施例提供的大规模天线***中波束发送装置，还可以包括：
接收单元，用于接收所述UE反馈的波束选择信息，所述波束选择信息中携带有UE选择出的至少一个波束的指示信息，其中，波束的指示信息包括波束的标识或者波束的时频资源位置信息；
第二发送单元，用于根据所述UE选择的至少一个波束的指示信息，从中选择至少一个波束与所述UE传输信息。
可选地，本发明实施例提供的大规模天线***中波束发送装置，还可以包括：
通知单元，用于在所述接收单元接收所述UE反馈的波束选择信息之前，通知所述UE波束选择配置信息，所述配置信息用于指示所述UE按照信号强度由强至弱的顺序选择至少一个波束；或者所述配置信息用于指示所述UE选择信号强度大于预设阈值的波束。
较佳地，每一时频资源位置上对应一个波束；每一波束映射到至少一个时频资源位置。
为了描述的方便，以上各部分按照功能划分为各模块(或单元)分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块(或单元)的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。例如，本发明实施例提供的大规模天线***中波束发送装置可以设置于基站中。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种大规模天线***中波束发送方法，其特征在于，将***带宽划分为多个频率单元，以及；
所述方法，包括：
将不同方向的波束映射到不同的频率单元上；
使用不同方向的波束向用户设备UE发送波束参考信号BS-RS。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法，还包括：
将不同方向的波束映射到不同的正交频分复用OFDM符号上；
在不同的OFDM符号上使用不同方向的波束向用户设备UE发送波束参考信号BS-RS。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：
接收所述UE反馈的波束选择信息，所述波束选择信息中携带有UE选择出的至少一个波束的指示信息，其中，波束的指示信息包括波束的标识或者波束的时频资源位置信息；
根据所述UE选择的至少一个波束的指示信息，从中选择至少一个波束与所述UE传输信息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在接收所述UE反馈的波束选择信息之前，还包括：
通知所述UE波束选择配置信息，所述配置信息用于指示所述UE按照信号强度由强至弱的顺序选择至少一个波束；或者所述配置信息用于指示所述UE选择信号强度大于预设阈值的波束。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，每一时频资源位置上对应一个波束；每一波束映射到至少一个时频资源位置。
6.一种大规模天线***中波束发送装置，其特征在于，包括：
带宽划分单元，用于将***带宽划分为多个频率单元；
映射单元，用于将不同方向的波束映射到不同的频率单元上；
第一发送单元，用于使用不同方向的波束向用户设备UE发送波束参考信号BS-RS。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述映射单元，还用于将不同方向的波束映射到不同的正交频分复用OFDM符号上；
所述第一发送单元，还用于在不同的OFDM符号上使用不同方向的波束向用户设备UE发送波束参考信号BS-RS。
8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，还包括：
接收单元，用于接收所述UE反馈的波束选择信息，所述波束选择信息中携带有UE选择出的至少一个波束的指示信息，其中，波束的指示信息包括波束的标识或者波束的时频资源位置信息；
第二发送单元，用于根据所述UE选择的至少一个波束的指示信息，从中选择至少一个波束与所述UE传输信息。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：
通知单元，用于在所述接收单元接收所述UE反馈的波束选择信息之前，通知所述UE波束选择配置信息，所述配置信息用于指示所述UE按照信号强度由强至弱的顺序选择至少一个波束；或者所述配置信息用于指示所述UE选择信号强度大于预设阈值的波束。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，每一时频资源位置上对应一个波束；每一波束映射到至少一个时频资源位置。
11.一种基站，其特征在于，包括权利要求6～10任一权利要求所述的装置。
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