CN113225111A - 一种波束形成的方法及相关设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种波束形成的方法及相关设备，其中，该方法包括：基站通过调整天线阵列的参数，以形成对应同一扇区的N个窄波束；基站从N个窄波束中确定M个窄波束；基站通过M个窄波束接收来自用户设备UE的第一信号；其中，UE位于扇区内，窄波束的3dB波宽小于30°，N大于4，且M小于或等于N。本申请实施例中，基站通过天线阵列进行扇区波速赋形后，可生成3dB波宽小于30°的多个窄波束，并通过一部分窄波束接收来自UE的信号，由于这些波束的宽度较小，具有较小的波束精细度，能够获得更高的波束赋形增益，提高上行覆盖能力。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种波束形成的方法及相关设备。
背景技术
频分双工(frequency division duplex，FDD)大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)技术是多天线技术演进的一种高端形态，该技术通常利用静态共享波束方案进行波束赋形，图1为基于静态共享波束方案的波束形态示意图，如图1所示，基站基于天线阵列，可对某一扇区的初始波束进行赋形，以形成多个固定波束(每个固定波束对应该扇区的一个小区)，再通过这些波束与位于该扇区内的用户设备(userequipment，UE)进行信号传输。
然而，在静态共享波束方案中，位于同一小区内的不同UE可共用一个固定波束进行上行信号的接收，由于一个扇区所形成的波束的宽度较大，波束精细度较低，导致上行覆盖能力较差。
发明内容
本申请实施例提供了一种波束形成的方法及相关设备，能够提供宽度较窄的波束，由于这些波束的宽度较小，具有较小的波束精细度，能够获得更高的波束赋形增益，提高上行覆盖能力。
本申请实施例的第一方面提供了一种波束形成的方法，该方法包括：
基站通过调整天线阵列的参数，以形成对应同一扇区的N个窄波束；
基站从N个窄波束中确定M个窄波束；
基站通过M个窄波束接收来自UE的第一信号；
其中，UE位于扇区内，窄波束的3dB波宽小于30°，N大于4，且M小于或等于N。
通过上述方法可以看出：基站通过天线阵列进行扇区波速赋形后，可生成3dB波宽小于30°的多个窄波束，并通过一部分窄波束接收来自UE的第一信号，由于这些波束的宽度较小，具有较小的波束精细度，能够获得更高的波束赋形增益，提高上行覆盖能力。
基于第一方面，在本申请实施例的第一方面的第一种实现方式中，基站从N个窄波束中确定M个窄波束包括：
基站通过N个窄波束接收来自UE的第二信号；
基站根据每个窄波束所接收的第二信号的信号强度，从N个窄波束中确定M个窄波束。
上述实现方式中，基站通过检测每个窄波束接收到的第二信号的信号强度，从N个窄波束中选择M个窄波束，以M个窄波束作为后续接收UE的第一信号的波束，提高了方案的灵活度和可选择性。
基于第一方面或第一方面的第一种实现方式，在本申请实施例的第一方面的第二种实现方式中，N的取值范围为5～40，提高了方案的灵活度和可选择性。
基于第一方面、第一方面的第一种实现方式或第一方面的第二种实现方式，在本申请实施例的第一方面的第三种实现方式中，窄波束的3dB波宽的取值范围为10°～20°，提高了方案的灵活度和可选择性。
基于第一方面、第一方面的第一种实现方式至第一方面的第三种实现方式中的任意一种，在本申请实施例的第一方面的第四种实现方式中，天线阵列的参数为天线阵列的各个天线的相位和幅值，提高了方案的灵活度和可选择性。
基于第一方面、第一方面的第一种实现方式至第一方面的第四种实现方式中的任意一种，在本申请实施例的第一方面的第五种实现方式中，第二信号为信道探测参考信号或物理随机接入信道。
本申请实施例的第二方面提供了一种基站，该基站包括：
形成模块，用于调整天线阵列的参数，以形成对应同一扇区的N个窄波束；
确定模块，用于从N个窄波束中确定M个窄波束；
接收模块，用于通过M个窄波束接收来自用户设备UE的第一信号；
其中，UE位于扇区内，窄波束的3dB波宽小于30°，N大于4，且M小于或等于N。
通过上述基站可以看出：基站通过天线阵列进行扇区波速赋形后，可生成3dB波宽小于30°的多个窄波束，并通过一部分窄波束接收来自UE的第一信号，由于这些波束的宽度较小，具有较小的波束精细度，能够获得更高的波束赋形增益，提高上行覆盖能力。
基于第二方面，在本申请实施例的第二方面的第一种实现方式中，确定模块还用于：
基站通过N个窄波束接收来自UE的第二信号；
基站根据每个窄波束所接收的第二信号的信号强度，从N个窄波束中确定M个窄波束。
上述实现方式中，基站通过检测每个窄波束接收到的第二信号的信号强度，从N个窄波束中选择M个窄波束，以M个窄波束作为后续接收UE的第一信号的波束，提高了方案的灵活度和可选择性。
基于第二方面或第二方面的第一种实现方式，在本申请实施例的第二方面的第二种实现方式中，N的取值范围为5～40，提高了方案的灵活度和可选择性。
基于第二方面、第二方面的第一种实现方式或第二方面的第二种实现方式，在本申请实施例的第二方面的第三种实现方式中，窄波束的3dB波宽的取值范围为10°～20°，提高了方案的灵活度和可选择性。
基于第二方面、第二方面的第一种实现方式至第二方面的第三种实现方式中的任意一种，在本申请实施例的第二方面的第四种实现方式中，天线阵列的参数为天线阵列的各个天线的相位和幅值，提高了方案的灵活度和可选择性。
基于第二方面、第二方面的第一种实现方式至第二方面的第四种实现方式中的任意一种，在本申请实施例的第二方面的第五种实现方式中，第二信号为信道探测参考信号或物理随机接入信道。
本申请实施例第三方面提供了一种基站，该基站包括：一个或一个以***处理器，存储器，输入输出接口，有线或无线网络接口，电源；
存储器为短暂存储存储器或持久存储存储器；
中央处理器配置为与所述存储器通信，在基站上执行所述存储器中的指令操作以执行第一方面，或第一方面的任意一种实现方式所述的方法。
本申请实施例第四方面提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质用于储存为上述基站所用的计算机软件指令，其包括用于执行为基站所设计的程序。
该基站可以如前述第二方面以及第三方面所描述的基站。
本申请实施例第五方面提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机软件指令，该计算机软件指令可通过处理器进行加载来实现上述第一方面中任意一项的波束形成的方法中的流程。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请实施例提供了一种波束形成的方法及相关设备，其中，该方法包括：基站通过调整天线阵列的参数，以形成对应同一扇区的N个窄波束；基站从N个窄波束中确定M个窄波束；基站通过M个窄波束接收来自UE的第一信号；其中，UE位于扇区内，窄波束的3dB波宽小于30°，N大于4，且M小于或等于N。本申请实施例中，基站通过天线阵列进行扇区波速赋形后，可生成3dB波宽小于30°的多个窄波束，并通过一部分窄波束接收来自UE的信号，由于这些波束的宽度较小，具有较小的波束精细度，能够获得更高的波束赋形增益，提高上行覆盖能力。
附图说明
图1为基于静态共享波束方案的波束形态示意图；
图2为本申请实施例提供的波束形成的方法的一个流程示意图；
图3为本申请实施例提供的窄波束的一个示意图；
图4为本申请实施例提供的上行覆盖性能的一个示意图；
图5为本申请实施例提供的上行覆盖性能的另一示意图；
图6为本申请实施例提供的基站的一个结构示意图；
图7为本申请实施例提供的基站的另一结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种波束形成的方法及相关设备，能够提供宽度较窄的波束，由于这些波束的宽度较小，具有较小的波束精细度，能够获得更高的波束赋形增益，提高上行覆盖能力。
本申请实施例可应用于通信***中，该通信***包括基站和UE，二者之间通信链接，可进行信息交互。具体的，基站通常具有天线阵列，该天线阵列可用于扇区波束赋形，即形成多个波束，以对多个扇区进行信号覆盖，等同于实现360°(被多个扇区分割)全向覆盖。例如，设一个扇区对应120°的覆盖范围，则该基站可进行基于三个扇区的波束赋形，如图1所示，基站可形成对应于其中一个扇区的4个波束(另外两个扇区也各自对应4个波束)，其中，每一个波束用于覆盖该扇区的一个小区，因此，位于同一小区内的不同UE，可通过该小区对应的波束向基站发送上行信号。
然而，上述方式中，每个波束通常具有有较大的3dB波宽，波束精细度较低，导致上行覆盖能力较差，为了解决前述问题，本申请实施例提供了一种波束形成的方法，图2为本申请实施例提供的波束形成的方法的一个流程示意图，该方法包括：
201、基站通过调整天线阵列的参数，以形成对应同一扇区的N个窄波束；
本实施中，基站通过调整天线阵列上的参数，赋形出对应于同一扇区的N个窄波束，在一种可能实现的方式中，基站通过调整天线阵列的各个天线的相位和幅值，赋形出对应于同一扇区的N个窄波束。其中，在这N个窄波束中，每个窄波束的3dB波宽小于30°，N大于4，且M小于或等于N。需要说明的是，本实施例中，基站的天线可面向多个扇区，每个扇区可对应120°的覆盖范围，也可对应60°的覆盖范围等等，因此，基站可对每个扇区进行波束赋形，以令每个扇区对应形成N个窄波束，实现360°的信号覆盖。
在一种可能实现的方式中，每个窄波束的3dB波宽的取值范围可为10°～20°。为了便于理解，以下结合图3对窄波束作进一步的介绍。图3为本申请实施例提供的窄波束的一个示意图，如图3所示，基站将一个扇区劈裂成N个窄波束，每个窄波束的3dB波宽为15°，且N个窄波束覆盖120°的范围。更进一步地，由于基站所形成的波束为波宽较小的窄波束，顾窄波束的数量N通常取值较大，具体地，N的取值范围为5～40，例如，在图3所示的例子中，N的取值为30，即30个窄波束覆盖120°的范围。
202、基站从N个窄波束中确定M个窄波束；
当基站生成N个窄波束后，可从N个窄波束中确定出用于接收来自UE的第一信号的M个窄波束。在一种可能实现的方式中，基站从N个窄波束中确定M个窄波束包括：基站先通过N个窄波束接收来自UE的第二信号，再根据每个窄波束所接收的第二信号的信号强度，从N个窄波束中确定M个窄波束。
具体地，当基站生成N个窄波束后，位于该扇区内的UE可向基站发送第二信号，需要说明的是，第二信号为用于进行检测信号强度的信号，例如，第二信号可以为信道探测参考信号(sounding reference signal，SRS)或物理随机接入信道(physical randomaccess channel，PRACH)。UE向基站发送第二信号后，基站通过N个窄波束接收第二信号，由于每个窄波束均接收到第二信号，故基站可检测每个窄波束接收到的第二信号的信号强度，并基于每个窄波束接收到的第二信号的信号强度，从N个窄波束中确定出M个窄波束，用于接收UE后续发送的第一信号。更进一步地，该M个窄波束为在N个窄波束中，SRS的信号强度或PRACH的信号强度最强的M个波束。依旧如图3所示的例子，UE可检测30个窄波束的SRS的信号强度，从中选择6个信号强度最强的窄波束进行信号接收。值得注意的是，位于同一扇区的不同UE(通常指地理位置不同)，可各自选择6个信号强度最强的窄波束进行信号接收。
应理解，上述例子仅用M＝6进行示意性说明，并不对本实施例中M的具体数值构成限制，M可根据UE的位置做自适应调整，以保证最优的接收性能，此处不做具体限制。
203、基站通过M个窄波束接收来自UE的第一信号；
在基站确定M个窄波束后，当UE向基站发送第一信号时，则可通过该M个窄波束接收第一信号。需要说明的是，第一信号为UE与基站进行交互的信号，例如业务信号等等。
本申请实施例中，基站通过控制加载在天线阵列上的相位和幅度，赋形出N个比静态共享波束更窄的波束，且数量比静态共享波束更多，从而提高接收波束精细度。对于不同UE，不再限于共用相同的宽波束，而是通过对接收信号的测量，各自选取M个最佳的窄波束，从而获得更高的波束赋形增益，提高上行覆盖能力。
为了进一步说明本申请实施例的上行覆盖能力，以下结合图4和图5对本申请实施例的上行覆盖能力做进一步的介绍，图4为本申请实施例提供的上行覆盖性能的一个示意图，图5为本申请实施例提供的上行覆盖性能的另一示意图，需要说明的是，在图4和图5中，曲线1与图1对应的例子对应，曲线2与本申请实施例的方案对应，且用上行的参考信号接收功率(reference signal received power，RSRP)信号强度表征上行覆盖性能，如图4所示,当站间距离为500m时，本申请实施例的方案在5％远点处覆盖增益1.5dB，平均值增益2.5dB。如图5所示，当站间距离为2000m时，本申请实施例的方案在5％远点处覆盖增益2.5dB，平均值增益2.5dB。
以上是对本申请实施例提供的波束形成的方法进行的具体介绍，以下将本申请实施例提供的基站进行说明，图6为本申请实施例提供的基站的一个结构示意图，请参阅图6，该基站包括：
形成模块601，用于调整天线阵列的参数，以形成对应同一扇区的N个窄波束；
确定模块602，用于从N个窄波束中确定M个窄波束；
接收模块603，用于通过M个窄波束接收来自用户设备UE的第一信号；
其中，UE位于扇区内，窄波束的3dB波宽小于30°，N大于4，且M小于或等于N。
通过上述基站可以看出：基站通过天线阵列进行扇区波速赋形后，可生成3dB波宽小于30°的多个窄波束，并通过一部分窄波束接收来自UE的第一信号，由于这些波束的宽度较小，具有较小的波束精细度，能够获得更高的波束赋形增益，提高上行覆盖能力。
在一种可能实现的方式中，确定模块602还用于：
基站通过N个窄波束接收来自UE的第二信号；
基站根据每个窄波束所接收的第二信号的信号强度，从N个窄波束中确定M个窄波束。
上述实现方式中，基站通过检测每个窄波束接收到的第二信号的信号强度，从N个窄波束中选择M个窄波束，以M个窄波束作为后续接收UE的第一信号的波束，提高了方案的灵活度和可选择性。
在一种可能实现的方式中，N的取值范围为5～40，提高了方案的灵活度和可选择性。
在一种可能实现的方式中，窄波束的3dB波宽的取值范围为10°～20°，提高了方案的灵活度和可选择性。
在一种可能实现的方式中，天线阵列的参数为天线阵列的各个天线的相位和幅值，提高了方案的灵活度和可选择性。
在一种可能实现的方式中，第二信号为信道探测参考信号或物理随机接入信道。
需要说明的是，上述装置各模块/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本申请方法实施例相同，具体内容可参见本申请前述所示的方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
本申请实施例还提供了一种基站，图7为本申请实施例提供的基站的另一结构示意图，该基站包括：一个或一个以***处理器701，存储器702，输入输出接口703，有线或无线网络接口704，电源705；
存储器702为短暂存储存储器或持久存储存储器；
中央处理器701配置为与存储器702通信，在基站上执行存储器702中的指令操作以执行图2所示实施例中基站所执行的方法步骤。
本申请实施例还涉及一种计算机存储介质，该计算机存储介质用于储存为上述基站所用的计算机软件指令，其包括用于执行为基站所设计的程序。
该基站可以如图6或图7所描述的基站。
本申请实施例还涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机软件指令，该计算机软件指令可通过处理器进行加载来实现上述图2所示实施例中的流程。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
Claims (10)
1.一种波束形成的方法，其特征在于，所述方法包括：
基站通过调整天线阵列的参数，以形成对应同一扇区的N个窄波束；
所述基站从所述N个窄波束中确定M个窄波束；
所述基站通过所述M个窄波束接收来自用户设备UE的第一信号；
其中，所述UE位于所述扇区内，所述窄波束的3dB波宽小于30°，所述N大于4，且所述M小于或等于所述N。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站从所述N个窄波束中确定M个窄波束包括：
所述基站通过所述N个窄波束接收来自所述UE的第二信号；
所述基站根据每个窄波束所接收的所述第二信号的信号强度，从所述N个窄波束中确定M个窄波束。
3.根据权利要求1或2所述的波束形成的方法，其特征在于，所述N的取值范围为5～40。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的波束形成的方法，其特征在于，所述窄波束的3dB波宽的取值范围为10°～20°。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的波束形成的方法，其特征在于，所述天线阵列的参数为所述天线阵列的各个天线的相位和幅值。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的波束形成的方法，其特征在于，所述第二信号为信道探测参考信号SRS或物理随机接入信道PRACH。
7.一种基站，其特征在于，所述基站包括：
形成模块，用于调整天线阵列的参数，以形成对应同一扇区的N个窄波束；
确定模块，用于从所述N个窄波束中确定M个窄波束；
接收模块，用于通过所述M个窄波束接收来自用户设备UE的第一信号；
其中，所述UE位于所述扇区内，所述窄波束的3dB波宽小于30°，所述N大于4，且所述M小于或等于所述N。
8.一种基站，其特征在于，所述基站包括：一个或一个以***处理器，存储器，输入输出接口，有线或无线网络接口，电源；
所述存储器为短暂存储存储器或持久存储存储器；
所述中央处理器配置为与所述存储器通信，在所述基站上执行所述存储器中的指令操作以执行权利要求1至6中任意一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至6中任意一项所述的方法。
10.一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至6中任意一项所述的方法。
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