改進具有多個天線的網絡元件處的發射增益的方法
2023-06-13 03:01:21 2
改進具有多個天線的網絡元件處的發射增益的方法
【專利摘要】在一個實施例中，方法包含：減小(S220)發射的波束寬度以增加開環波束成形增益；減小(S230)所述發射的信道帶寬以增加信道帶寬增益；及增加(S240)所述發射的序列長度以增加序列長度增益。在此實施例中，增益改進基於所述開環波束成形增益、所述信道帶寬增益及所述序列長度增益的乘積。
【專利說明】改進具有多個天線的網絡元件處的發射增益的方法
【背景技術】
[0001]在無線通信系統中，基站傳統上配備有小數目個天線。完全不同方法涉及具有空前數目個天線(M個)的基站，所述空前數目個天線(M個)使用多用戶波束成形同時服務小得多的數目個移動終端(K個，其中Λ'/'Α )。在同時服務下以天線對終端的大比率操作可產生頻譜效率及能量效率兩者的大增加。隨著服務天線的數目增加及功率減小，最簡單信號處理、前向鏈路上的共軛波束成形及反向鏈路上的匹配濾波漸近地實現接近最優性能。
【發明內容】
[0002]通過使用大數目個天線，大天線陣列(LSAS)基站應能夠將每天線的發射功率減小到幾瓦特或甚至更低。因此，LSAS基站天線不再需要極高功率消耗的功率放大器或伴隨的昂貴冷卻設備。然而，蜂窩式網絡還具有廣播操作。舉例來說，定時同步(還稱為小區搜索)及尋呼通常需要廣播操作。
[0003]由於基站在未知終端變得有用之前不知道那些終端的信道，因此基站可不使用閉環波束成形來改進增益(對於閉環波束成形，天線陣列使用到終端的信道的知識來選擇性地將功率集中於前向鏈路上及選擇性地在反向鏈路上收集功率)。為處理此問題，一個或一個以上實施例使用以下技術的組合:開環波束成形(例如，減小波束寬度)、減小信道帶寬及增加序列長度(例如，增加用於小區搜索的同步序列長度或增加用於尋呼的重複編碼的冗餘)。
[0004]因此，至少一個實施例涉及一種改進具有多個天線的網絡元件處的發射增益的方法。
[0005]在一個實施例中，所述方法包含:減小發射的波束寬度以增加開環波束成形增益；減小所述發射的信道帶寬以增加信道帶寬增益；及增加所述發射的序列長度以增加序列長度增益。在此實施例中，增益改進基於所述開環波束成形增益、所述信道帶寬增益及所述序列長度增益的乘積。
[0006]在一個實施例中，所述減小波束寬度將所述波束寬度減小到所述網絡元件的最小波束寬度。
[0007]在另一實施例中，所述減小波束寬度將所述波束寬度減小到低於與所述網絡元件相關聯的角度擴展。
[0008]在進一步實施例中，所述減小波束寬度將所述波束寬度減小固定量。
[0009]在一個實施例中，所述減小信道帶寬將所述信道帶寬減小到一個副載波。
[0010]在另一實施例中，所述減小信道帶寬將所述信道帶寬減小一個副載波。
[0011]在進一步實施例中，所述減小信道帶寬將所述信道帶寬減小固定量。
[0012]在一個實施例中，所述增加增加用於小區搜索的同步序列的長度。
[0013]在另一實施例中，所述增加增加用於尋呼的重複編碼的冗餘。
[0014]在一個實施例中，所述減小信道帶寬減小所述信道帶寬及所述增加增加所述序列長度，使得所述信道帶寬增益乘以所述序列長度增益小於;^;其中N為廣播信道上每秒所發送的消息的最大數目且τ為每一消息的持續時間。
[0015]在一個實施例中，所述方法進一步包含使用所述經減小波束寬度來波束成形。在一個實施例中，所述方法可進一步包含:使波束旋轉；及使用所述經減小波束寬度來波束成形。舉例來說，所述旋轉使所述波束旋轉所述經減小波束寬度的一半。
[0016]在另一實施例中，所述方法包含確定所要增益改進，且執行所述減小波束寬度、所述減小信道帶寬及所述增加步驟以獲得所述所要增益改進。舉例來說，在一個實施例中，所述減小波束寬度將所述波束寬度減小第一固定量，所述減小信道帶寬將所述信道帶寬減小第二固定量，所述增加將用於小區搜索的所述同步長度或用於尋呼的重複編碼的冗餘增加第三固定量，且重複所述減小波束寬度、所述減小信道帶寬及所述增加步驟直到獲得所述所要增益改進為止。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]依據本文中以下給出的詳細說明及附圖將更全面地理解本發明，其中相似元件由相似元件符號表示，所述附圖僅以圖解方式給出且因此不限制本發明，且附圖中:
[0018]圖1圖解說明根據實施例的無線通信系統的一部分。
[0019]圖2圖解說明根據實施例的改進發射增益的方法。
[0020]圖3展示波束成形期間的小區區段的實例。
[0021]圖4展示旋轉之後的波束成形的實例。
【具體實施方式】
[0022]現在將參考附圖較全面地描述各種實例實施例，在所述附圖中，展示一些實例實施例。
[0023]雖然實例實施例能夠做出各種修改及替代形式，但所述實施例在圖式中以實例方式而展示且將在本文中詳細地描述。然而，應理解，並不打算將實例實施例限制於所揭示的特定形式。相反，實例實施例將涵蓋屬於本發明的範圍內的所有修改形式、等效物及替代形式。貫穿各圖的說明，相似數字是指相似元件。
[0024]儘管在本文中可使用術語第一、第二等來描述各種元件，但此些元件不應受這些術語限制。這些術語僅用於將一個元件與另一元件進行區分。舉例來說，第一元件可稱作第二元件，且類似地，第二元件可稱作第一元件，此並不背離本發明的範圍。如本文中所使用，術語「及/或」包含相關聯所列舉物項中的一者或一者以上的任何及所有組合。
[0025]當元件稱為「連接」或「耦合」到另一元件時，其可直接連接或耦合到另一元件，或可存在介入元件。相比之下，當元件稱為「直接連接」或「直接耦合」到另一元件時，不存在介入元件。用於描述元件之間的關係的其它詞應以相似方式解釋(例如，「在…之間」對「直接在…之間」，「鄰近 」對「直接鄰近」等)。
[0026]本文中所使用的術語僅出於描述特定實施例的目的且並不打算具有限定性。如本文中所使用，單數形式「一(a、an)」及「所述(the) 」也打算包含複數形式，除非上下文另有明確指示。將進一步理解，當用於本文中時，術語「包括(comprises) 」、「包括(comprising) 」、「包含(includes) 」及/或「包含(including) 」指定所述特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件的存在，但並不排除一個或一個以上其它特徵、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其群組的存在或添加。
[0027]還應注意，在一些替代實施方案中，所述的功能/動作可不按圖中所述的次序發生。舉例來說，取決於所涉及的功能性/動作，可實際上大致同時地執行或可有時以相反次序執行接連展示的兩個圖。
[0028]除非另有界定，否則本文中所使用的所有術語(包含技術及科學術語)均具有與實例實施例屬於的【技術領域】的技術人員的通常理解相同的含義。將進一步理解，術語(例如，常用字典中所定義的那些術語)應解釋為具有與其在相關技術的上下文中的含義一致的含義，且將不以理想化或過分形式化意義來解釋，除非本文中明確如此定義。
[0029]就由控制器執行的算法而呈現實例實施例的部分及對應詳細說明。如術語算法在此處所使用且如術語算法通常所使用，將算法設想為能達到所要結果的自相容的步驟序列。所述步驟是需要對物理數量進行物理操縱的步驟。通常但未必，這些數量採取能夠存儲、轉移、組合、比較及以其它方式進行操縱的光學信號、電信號或磁信號的形式。已證明，主要出於常用的原因，將這些信號稱作位、值、元素、符號、字符、項、數字或類似物有時較為方便。
[0030]在以下說明中提供具體細節以提供對實例實施例的透徹理解。然而，所屬領域的技術人員將理解，可在不具有這些具體細節的情況下實踐所述實例實施例。舉例來說，可以框圖展示系統以便不使實例實施例在不必要細節中模糊。在其它例子中，可在不具有不必要細節的情況下展示眾所周知的過程、結構及技術以便避免使實例實施例模糊。
[0031]在以下說明中，將參考可實施為程序模塊或功能過程的操作(例如，呈流程圖(flow chart)、流程圖(flow diagram)、數據流程圖(data flow diagram)、結構圖、框圖等的形式)的動作及符號表示來描述說明性實施例，所述程序模塊或功能過程包含例程、程序、對象、組件、數據結構等，其執行特定任務或實施特定抽象數據類型且可在現有網絡元件、現有最終用戶裝置及/或後處理工具(例如，移動裝置、膝上型計算機、桌上型計算機等)處使用現有硬體實施。此現有硬體可包含一個或一個以上中央處理單元(CPU)、數位訊號處理器(DSP)、專用集成電路、現場可編程門陣列(FPGA)計算機或類似物。
[0032]除非另有明確所述或依據論述顯而易見，否則例如「處理」或「計算」或「運算」或「確定」或「顯示」或類似詞語的術語是指計算機系統或類似電子計算裝置的動作及過程，其將在計算機系統的寄存器及存儲器內表示為物理電子數量的數據操縱及變換為在計算機系統存儲器或寄存器或其它此類信息存儲、發射或顯示裝置中類似地表示為物理數量的其它數據。
[0033]儘管流程圖可將操作描述為順序過程，但可並行地、同時地或同步地執行所述操作中的許多操作。另外，可重新布置所述操作的次序。過程可在完成其操作時終止，但還可具有圖中未包含的額外步驟。過程可對應於方法、函數、過程、子例程、子程序等。當過程對應於函數時，其終止可對應於將所述函數返回到調用函數或主要函數。
[0034]還注意，實例實施例的軟體實施的方面通常編碼於某一形式的有形(或記錄)存儲媒體上或經由某一類型的發射媒體而實施。如本文中所揭示，術語「存儲媒體」可表示用於存儲數據的一個或一個以上裝置，包含只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、磁性RAM、磁碟存儲媒體、光學存儲媒體、快閃記憶體裝置及/或用於存儲信息的其它有形機器可讀媒體。術語「計算機可讀媒體」可包含但不限於可攜式或固定存儲裝置、光學存儲裝置及能夠存儲、含有或載運指令及/或數據的各種其它媒體。
[0035]此外，實例實施例可由硬體、軟體、固件、中間件、微碼、硬體描述語言或其任何組合實施。當以軟體、固件、中間件或微碼實施時，用以執行必要任務的程序代碼或代碼段可存儲於機器或計算機可讀媒體(例如計算機可讀存儲媒體)中。當以軟體實施時，一處理器或多個處理器將執行必要任務。
[0036]代碼段可表示過程、函數、子程序、程序、例程、子例程、模塊、軟體封裝、類別或指令、數據結構或程序語句的任何組合。代碼段可通過傳遞及/或接收信息、數據、自變量、參數或存儲器內容而耦合到另一代碼段或硬體電路。信息、自變量、參數、數據等可經由任何適合手段(包含存儲器共享、消息傳遞、令牌傳遞、網絡發射等)而傳遞、轉發或發射。
[0037]如本文中所使用，術語「終端」可同義於移動用戶、移動臺、移動終端、用戶、訂戶、無線終端、用戶設備及/或遠程站且可描述無線通信網絡中的無線資源的遠程用戶。因此，終端可為無線電話、配備無線的膝上型計算機、配備無線的電器等。
[0038]術語「基站」可理解為一個或一個以上蜂窩基站、基站、節點B、增強型節點B、接入點及/或射頻通信的任何終點。儘管當前網絡架構可考慮移動/用戶裝置與接入點/蜂窩基站之間的區別，但下文所描述的實例實施例可通常適用於其中所述區別不太清楚的架構，舉例來說，例如特定及/或網格網絡架構。
[0039]從基站到終端的通信通常稱作下行鏈路或前向鏈路通信。從終端到基站的通信通常稱作上行鏈路或反向鏈路通信。
[0040]架構
[0041]圖1圖解說明根據實施例的無線通信系統的一部分。如所展示，基站10具有M個天線的大天線陣列20。舉例來說，M可為100個天線，但不限於此數目。基站10還包含處理器12 (例如，數位訊號處理器)及存儲器單元14。存儲器單元14可為任何眾所周知的存儲媒體或其組合。處理器12控制基站10的操作及功能，且將數據等存儲於存儲器單元14中。下文將較詳細地描述基站10的操作。圖1還圖解說明基站10的覆蓋區域中的終端30。如將了解，眾多終端可在基站10的覆蓋區域內。
[0042]通過使用大數目個天線，大天線陣列(LSAS)基站應能夠將每天線的發射功率減小到幾瓦特或甚至更低。因此，LSAS基站天線不再需要極高功率消耗的功率放大器或伴隨的昂貴冷卻設備。然而，蜂窩式網絡還具有廣播操作。舉例來說，定時同步(還稱為小區搜索)及尋呼通常需要廣播操作。
[0043]由於基站在未知終端變得有用之前不知道那些終端的信道，因此基站可不使用閉環波束成形來改進增益。為處理此問題，一個或一個以上實施例使用以下技術的組合:開環波束成形、減小信道帶寬及增加序列長度(例如，增加用於小區搜索的同步序列長度或增加用於尋呼的重複編碼的冗餘)。
[0044]操作
[0045]圖2圖解說明根據實施例的改進發射增益的方法。如所展示，在步驟S210中，系統設計者可確定所要增益改進。如由圖2中針對此步驟的虛線框所指示，確定所要增益改進可是任選的。在步驟S210中，假設每一基站天線的最大發射功率為P1。假設傳統基站以最大發射功率PO而發射。使gtt為與傳統基站相比LSAS基站的總的所要增益改進。此處，
【權利要求】
1.一種改進具有多個天線(20)的網絡元件(10)處的發射增益的方法，其包括: 減小(S220)發射的波束寬度以增加開環波束成形增益； 減小(S230)所述發射的信道帶寬以增加信道帶寬增益 '及 增加(S240)所述發射的序列長度以增加序列長度增益；其中增益改進基於所述開環波束成形增益、所述信道帶寬增益及所述序列長度增益的乘積。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述減小波束寬度將所述波束寬度減小到所述網絡元件的最小波束寬度。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述減小波束寬度將所述波束寬度減小到低於與所述網絡元件相關聯的角度擴展。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述減小波束寬度將所述波束寬度減小固定量。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述減小信道帶寬將所述信道帶寬減小到一個副載波。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述減小信道帶寬將所述信道帶寬減小一個副載波。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述減小信道帶寬將所述信道帶寬減小固定量。
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述增加是增加用於小區搜索的同步序列的長度。
9.根據權利要求1所述的方法，其中所述增加是增加用於尋呼的重複編碼的冗餘。
10.根據權利要求1所述的方法，其中執行所述增加及所述減小信道帶寬，使得所述信道帶寬增益乘以所述序列長度增益小於4』其中N為廣播信道上每秒所發送的消息的最大數目且τ為每一消息的持續時間。
11.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括: 使用所述經減小波束寬度來波束成形(S250)。
12.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括: 使波束(S260)旋轉；及 使用所述經減小波束寬度來波束成形(S260)。
13.根據權利要求1所述的方法，其中所述旋轉使所述波束旋轉所述經減小波束寬度的一半。
14.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括: 確定(S210)所要增益改進；且其中執行所述減小波束寬度、所述減小信道帶寬及所述增加步驟以獲得所述所要增益改進。
15.根據權利要求14所述的方法，其中 所述減小波束寬度將所述波束寬度減小第一固定量； 所述減小信道帶寬將所述信道帶寬減小第二固定量； 所述增加將所述序列長度增加第三固定量；且其中 重複所述減小波束寬度、所述減小信道帶寬及所述增加步驟直到獲得所述所要增益改進為止。
【文檔編號】H04W52/04GK103814531SQ201280045522
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年9月17日 優先權日:2011年9月19日
【發明者】李利, 託馬斯·馬爾澤塔, 楊紅 申請人:阿爾卡特朗訊