波束賦形處理方法及裝置製造方法
2023-11-10 10:59:27
波束賦形處理方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種波束賦形處理方法及裝置，該方法包括：向用戶終端發送多個由天線振子級別的波束賦形權值賦形的測量信號；根據用戶終端依據測量信號反饋的反饋結果，從多個波束賦形權值中確定一個優選波束賦形權值；根據確定的優選波束賦形權值對通信信號進行波束賦形處理，通過本發明，解決了現有技術所存在的如何獲得振子級別的波束賦形權值，以及如何在不增加測量信號佔用資源，以及成本和複雜度的情況下獲得振子級別的波束賦形權值的問題，進而達到了通過獲得振子級別的波束賦形，從而大大增加波束賦形技術的增益以及靈活性的效果。
【專利說明】波束賦形處理方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種波束賦形處理方法及裝置。
【背景技術】
[0002]波束賦形是一種信號處理技術，它基於自適應天線原理，圖1是相關技術中波束賦形原理示意圖，如圖1所示，利用天線陣列通過先進的信號處理算法分別對各天線單元做加權處理，使陣列實時對準有用信號方向，而在幹擾方向形成零點以抑制幹擾信號。進而提高信噪比，提升系統性能，增加系統的覆蓋範圍。
[0003]在相關技術中，波束賦形中使用的天線，是無源天線，圖2是相關技術中基於多根無源天線的波束賦形的示意圖，如圖2所示，對波束賦形技術的處理，主要是基於多根在空間中排列成某種結構(例如線性陣列或者平面陣列)的物理天線來實施，其賦形過程(信號處理過程)通常由無線通信系統的基帶處理單元完成，由射頻天線單元將信號以高頻率無線電波的形式發射出去。
[0004]圖3是相關技術中用于波束賦形的無源天線的結構示意圖，如圖3所示，每一根物理天線包含有一定數量的天線振子，物理天線內所有的天線振子公用一套饋電網絡，這樣一根物理天線的方向圖(波束)就是固定的，為了實現波束賦形，需要多根物理天線，並給予不同幅度和相位的激勵，以電磁波組合疊加的方式實現波束的控制。
[0005]圖4是相關技術中用于波束賦形的有源天線的結構示意圖，如圖4所示，物理天線內部每個天線振子都有自己獨立的饋電單元，進而每個振子輻射的電磁波的幅度和相位可調，因此，每根獨立天線輻射的方向圖(波束)是可以改變的，從而大大增強了波束賦形的靈活性。
[0006]不管是採用無源天線還是採用有源天線來進行波束賦形，波束賦形權值的獲取是實現波束賦形技術的關鍵，最優的波束賦形權值需要匹配無線信道的空間特徵，傳統的方法是發射側由多根物理天線預先發射一種不附加任何權值的測量信號，接收側測量該信號獲得無線信道的空間特徵，然後將這一特徵量化並反饋給發射側，發射側由此獲得波束賦形的權值。但此方法只能獲得物理天線層面的權值，而無法獲得物理天線中每個振子的權值，這是因為每根物理天線上預發射的測量信號，是該天線內多個天線振子發射信號的疊力口，進而不可能測量到每個天線振子獨立的空間特徵，在傳統的無源天線中，由於內部振子不可調，獲得振子級別的信道特徵是沒有意義的，但在有源天線中，為了最大程度的發揮每個振子賦形的能力，獲得每個振子的賦形權值，就必須獲得振子級別的信道空間特徵。
[0007]因此，在相關技術中，存在如何獲得振子級別的波束賦形權值，以及如何在不增加測量信號佔用資源，以及成本和複雜度的情況下獲得振子級別的波束賦形權值的問題。
【發明內容】
[0008]本發明提供了一種波束賦形處理方法及裝置，以至少解決現有技術所存在的如何獲得振子級別的波束賦形權值，以及如何在不增加測量信號佔用資源，以及成本和複雜度的情況下獲得振子級別的波束賦形權值的問題。
[0009]根據本發明的一個方面，提供了一種波束賦形處理方法，包括:向用戶終端發送多個由天線振子級別的波束賦形權值賦形的測量信號；根據所述用戶終端依據所述測量信號反饋的反饋結果，從多個波束賦形權值中確定一個優選波束賦形權值；根據確定的所述優選波束賦形權值對通信信號進行波束賦形處理。
[0010]優選地，根據所述用戶終端依據所述測量信號反饋的反饋結果，從所述至少兩個測量信號所對應的至少兩個波束賦形權值中確定一個優選波束賦形權值包括:將所述至少兩個波束賦形權值按級分組，其中，上一級分組中的波束賦形權值對應下一級分組中的一個或多個波束賦形權值，並且，下一級分組優選於上一級分組；根據所述用戶終端依據所述測量信號反饋的反饋結果，確定所述優選波束賦形權值所屬的下一級分組；根據所述用戶終端依據所述測量信號反饋的反饋結果，從確定的所述下一級分組中的一個或多個波束賦形權值中選擇所述優選波束賦形權值。
[0011]優選地，根據確定的所述優選波束賦形權值對所述通信信號進行波束賦形處理包括:將基帶處理單元中無線鏈路調製解調單元的數目與射頻處理單元中的所有天線振子數目進行比較；根據比較結果，確定對所述通信信號進行波束賦形處理的波束賦形方式；根據確定的所述優選波束賦形權值，以及所述波束賦形方式，對所述通信信號進行波束賦形處理。
[0012]優選地，所述波束賦形方式包括以下至少之一:由基帶處理單元完成波束賦形操作；由基帶處理單元完成物理天線的波束賦形操作之後，由射頻處理單元完成每根物理天線內天線振子的波束賦形操作；將天線振子進行分組，由基帶處理單元完成每組天線振子的波束賦形操作之後，由射頻處理單元完成每組天線振子內的波束賦形操作。
[0013]優選地，根據確定的所述優選波束賦形權值對通信信號進行波束賦形處理包括:對具有相同所述優選波束賦形權值的用戶共同進行波束賦形處理。
[0014]根據本發明的另一方面，提供了一種波束賦形處理裝置，包括:發送模塊，用於向用戶終端發送多個由天線振子級別的波束賦形權值賦形的測量信號；確定模塊，用於根據所述用戶終端依據所述測量信號反饋的反饋結果，從多個波束賦形權值中確定一個優選波束賦形權值；處理模塊，用於根據確定的所述優選波束賦形權值對通信信號進行波束賦形處理。
[0015]優選地，所述確定模塊包括:分組單元，用於將所述多個波束賦形權值按級分組，其中，上一級分組中的波束賦形權值對應下一級分組中的一個或多個波束賦形權值，並且，上一級分組優選於下一級分組；第一確定單元，用於根據所述用戶終端依據所述測量信號反饋的反饋結果，確定所述優選波束賦形權值所屬的下一級分組；選擇單元，用於根據所述用戶終端依據所述測量信號反饋的反饋結果，從確定的所述下一級分組中的一個或多個波束賦形權值中選擇所述優選波束賦形權值。
[0016]優選地，所述處理模塊包括:比較單元，用於將基帶處理單元中無線鏈路調製解調單元的數目與射頻處理單元中的所有天線振子數目進行比較；第二確定單元，根據比較結果，確定對所述通信信號進行波束賦形處理的波束賦形方式；第一處理單元，用於根據確定的所述優選波束賦形權值，以及所述波束賦形方式，對所述通信信號進行波束賦形處理。
[0017]優選地，所述第一處理單元，用於通過以下所述波束賦形方式至少之一對所述通信信號進行波束賦形處理:由基帶處理單元完成波束賦形操作；由基帶處理單元完成物理天線的波束賦形操作之後，由射頻處理單元完成每根物理天線內天線振子的波束賦形操作；將天線振子進行分組，由基帶處理單元完成每組天線振子的波束賦形操作之後，由射頻處理單元完成每組天線振子內的波束賦形操作。
[0018]優選地，所述處理模塊包括:第二處理單元，用於對具有相同所述優選波束賦形權值的用戶共同進行波束賦形處理。
[0019]通過本發明，採用向用戶終端發送多個由天線振子級別的波束賦形權值賦形的測量信號；根據所述用戶終端依據所述測量信號反饋的反饋結果，從多個波束賦形權值中確定一個優選波束賦形權值；根據確定的所述優選波束賦形權值對通信信號進行波束賦形處理，解決了現有技術所存在的如何獲得振子級別的波束賦形權值，以及如何在不增加測量信號佔用資源，以及成本和複雜度的情況下獲得振子級別的波束賦形權值的問題，進而達到了通過獲得振子級別的波束賦形，從而大大增加波束賦形技術的增益以及靈活性的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0021]圖1是相關技術中波束賦形原理示意圖；
[0022]圖2是相關技術中基於多 根無源天線的波束賦形的示意圖；
[0023]圖3是相關技術中用于波束賦形的無源天線的結構示意圖；
[0024]圖4是相關技術中用于波束賦形的有源天線的結構示意圖；
[0025]圖5是根據本發明實施例的波束賦形處理方法的流程圖；
[0026]圖6是根據本發明實施例的利用多根有源天線實現三維波束賦形的示意圖；
[0027]圖7是根據本發明實施例的波束賦形處理裝置的結構框圖；
[0028]圖8是根據本發明實施例的波束賦形處理裝置中確定模塊74的優選結構框圖；
[0029]圖9是根據本發明實施例的波束賦形處理裝置中處理模塊76的優選結構框圖
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[0030]圖10是根據本發明實施例的波束賦形處理裝置中處理模塊76的優選結構框圖
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[0031]圖11是相關技術中基於有源天線進行波束賦形的無線通信節點設備的結構示意圖；
[0032]圖12是根據本發明實施例的波束賦形流程的示意圖；
[0033]圖13是根據本發明實施例的不同權值中權值的對應關係示意圖；
[0034]圖14是根據本發明實施例的基帶調製解調單元數等於射頻總天線振子數的結構示意圖；
[0035]圖15是根據本發明實施例的基帶調製解調單元數大於物理天線且小於射頻總天線振子數的結構示意圖。
【具體實施方式】[0036]下文中將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
[0037]在本實施例中提供了一種波束賦形處理方法，圖5是根據本發明實施例的波束賦形處理方法的流程圖，如圖5所示，該流程包括如下步驟:
[0038]步驟S502，向用戶終端發送多個由天線振子級別的波束賦形權值賦形的測量信號;
[0039]步驟S504，根據用戶終端依據測量信號反饋的反饋結果，從多個波束賦形權值中確定一個優選波束賦形權值，其中，該多個波束賦形權值是與上述多個測量信號對應的多個波束賦形權值；
[0040]步驟S506，根據確定的該優選波束賦形權值對通信信號進行波束賦形處理。
[0041]通過上述步驟，由天線振子級別的波束賦形權值對測量信號進行波束賦形，從而根據用戶終端所反饋的結果確定要對通信信號進行波束賦形的波束賦形權值，相對於現有技術僅通過向用戶終端發送測量信號，而後根據反饋過來的特徵量獲得波束賦形的權值，只能獲得物理天線層面的權值，因此，不僅解決了現有技術中不能獲得振子級別的信道空間特徵，而且，通過獲得振子級別的波束賦形，從而大大增加波束賦形技術的增益以及靈活性，以及為如何在不增加測量信號佔用資源，以及成本和複雜度的情況下獲得振子級別的波束賦形權值提供了可能。
[0042]在根據用戶終端依據測量信號反饋的反饋結果，從至少兩個測量信號所對應的至少兩個波束賦形權值中確定一個優選波束賦形權值時，可以採用多種處理方式，例如，可以直接對波束賦形權值(以下簡稱「權值」)集合中的各個權值分別對測量信號進行賦形，而後根據終端設備依據對測量信號進行測量所反饋的結果，從各個權值中一一進行比較，選擇較優的權值，當然，採用這樣的處理方式，所進行的比較較為繁雜，因而操作較為繁雜，處理效率較低。在此處提供了一種較優的處理方式:首先，將上述多個波束賦形權值按級分組，其中，上一級分組中的波束賦形權值對應下一級分組中的一個或多個波束賦形權值，並且，下一級分組優選於上一級分組中的波束賦形權值；根據用戶終端依據測量信號反饋的反饋結果，確定優選波束賦形權值所屬的下一級分組；根據用戶終端依據測量信號反饋的反饋結果，從該下一級分組中的一個或多個波束賦形權值中選擇優選波束賦形權值。例如，第一權值組(上一級分組)中的權值I對應於第二權值組(下一級分組)中的權值I和權值2，當之前確定了第一權值組中的權值I為第一權值組中的最優權值時，就可以直接從與第一權值組中權值I所對應的第二權值組中的權值I和權值2中進行選擇，而不需要考慮第二權值組中與第一權值組中其它權值所對應的權值，這裡，第二權值組的級別高於第一權值組的級別，因此，當確定了第二權值組中的最優權值時，則採用確定的第二權值組中的權值進行波束賦形。對各權值進行分組，分組時定義該組的優先級，優先級高的權值為優選的權值，需要說明的是，該級別可以為多級，採用這樣的處理方式，可以在一定程度上節省採用部分波束賦形權值對測量信號進行賦形的處理，節省了寬帶資源，並且不需要對各個權值分別進行比較，不僅簡單，而且有效地提高了處理效率。
[0043]為了在不增加或者少量增加基帶單元的情況下獲得振子級別的波束賦形權值，在根據確定的優選波束賦形權值對通信信號進行波束賦形處理時，可以根據基帶處理單元中無線鏈路調製解調單元的數目與射頻處理單元中的天線振子數目來選擇合適的賦形處理方式:首先，將基帶處理單元中無線鏈路調製解調單元的數目與射頻處理單元中的所有天線振子數目進行比較；根據比較結果，確定對通信信號進行波束賦形處理的波束賦形方式，其中，該波束賦形方式包括以下至少之一:由基帶處理單元完成波束賦形操作；由基帶處理單元完成物理天線的波束賦形操作之後，由射頻處理單元完成每根物理天線內天線振子的波束賦形操作；將天線振子進行分組，由基帶處理單元完成每組天線振子的波束賦形操作之後，由射頻處理單元完成每組天線振子內的波束賦形操作；根據確定的優選波束賦形權值，以及波束賦形方式，對通信信號進行波束賦形處理。例如:當基帶處理單元中的無線鏈路調製解調單元的數目與射頻處理單元中的所有天線振子相同時，則選擇由基帶處理單元完成波束賦形操作的波束賦形方式；當基帶處理單元中的無線鏈路調製解調單元的數目小於射頻處理單元中的所有天線振子數目，並且，基帶處理單元中的無線鏈路調製解調單元的數目與射頻處理單元中的物理天線數相同時，則選擇由基帶處理單元完成物理天線的波束賦形操作之後，由射頻處理單元完成每根物理天線內天線振子的波束賦形操作的波束賦形方式；又例如，當基帶處理單元中的無線鏈路調製解調單元的數目小於射頻處理單元中的所有天線振子數目，並且，基帶處理單元中的無線鏈路調製解調單元的數目大於射頻處理單元中的物理天線數時，則選擇上述將天線振子進行分組，由基帶處理單元完成每組天線振子的波束賦形操作之後，由射頻處理單元完成每組天線振子內的波束賦形操作的波束賦形方式。
[0044]較優地，根據確定的優選波束賦形權值對通信信號進行波束賦形處理包括:對具有相同優選波束賦形權值的用戶共同進行波束賦形處理。即在後續的調度傳輸過程中，在一次調度過程中儘量調度具有相同最優權值(即該優選波束賦形權值)的用戶，進而在一定程度上增強波束賦形的處理效率。
[0045]為了增大波束賦形技術的增益以及靈活性，可以使得平行於大地方向擺放的有源天線的天線振子豎直於大地方向排布。圖6是根據本發明實施例的利用多根有源天線實現三維波束賦形的示意圖，如圖6所示，將物理天線沿水平方向排列，每根物理天線中的振子垂直排列，通過這樣的方式對天線進行布置，可以實現水平和垂直方面上波束調整，相對於現有技術中只能實現一個方向的波束賦形，可以進行三維立體的波束賦形，進一步地，增大了波束賦形的增益和靈活性。
[0046]在本實施例中還提供了一種波束賦形處理裝置，該裝置用於實現上述實施例及優選實施方式，已經進行過說明的不再贅述。如以下所使用的，術語「模塊」可以實現預定功能的軟體和/或硬體的組合。儘管以下實施例所描述的裝置較佳地以軟體來實現，但是硬體，或者軟體和硬體的組合的實現也是可能並被構想的。
[0047]圖7是根據本發明實施例的波束賦形處理裝置的結構框圖，如圖7所示，該裝置包括發送模塊72、確定模塊74和處理模塊76，下面對該裝置進行說明。
[0048]發送模塊72，用於向用戶終端發送多個由天線振子級別的波束賦形權值賦形的測量信號；確定模塊74，連接至上述發送模塊72，用於根據用戶終端依據測量信號反饋的反饋結果，從多個波束賦形權值中確定一個優選波束賦形權值；處理模塊76，連接至上述確定模塊74，用於根據確定的該優選波束賦形權值對通信信號進行波束賦形處理。
[0049]圖8是根據本發明實施例的波束賦形處理裝置中確定模塊74的優選結構框圖，如圖8所示，該確定模塊74包括分組單元82、第一確定單元84和選擇單元86，下面對該確定模塊74進行說明。
[0050]分組單元82，用於將上述多個波束賦形權值按級分組，其中，上一級分組中的波束賦形權值對應下一級分組中的一個或多個波束賦形權值，並且，下一級分組優選於下一級分組；第一確定單元84，連接至上述分組單元82，用於根據用戶終端依據測量信號反饋的反饋結果，確定上述優選波束賦形權值所屬的下一級分組；選擇單元86，連接至上述第一確定單元84，用於根據用戶終端依據測量信號反饋的反饋結果，從確定的上述下一級分組中的一個或多個波束賦形權值中選擇優選波束賦形權值。
[0051]圖9是根據本發明實施例的波束賦形處理裝置中處理模塊76的優選結構框圖一，如圖9所示，該處理模塊76包括比較單元92、第二確定單元94和第一處理單元96，下面對該處理模塊76進行說明。
[0052]比較單元92，用於將基帶處理單元中無線鏈路調製解調單元的數目與射頻處理單元中的所有天線振子數目進行比較；第二確定單元94，連接至上述比較單元92，用於根據比較結果，確定對通信信號進行波束賦形處理的波束賦形方式；第一處理單元96，連接至上述第二確定單元94，用於根據確定的優選波束賦形權值，以及波束賦形方式，對通信信號進行波束賦形處理。
[0053]優選地，上述第一處理單元96，用於通過以下波束賦形方式至少之一對通信信號進行波束賦形處理:由基帶處理單元完成波束賦形操作；由基帶處理單元完成物理天線的波束賦形操作之後，由射頻處理單元完成每根物理天線內天線振子的波束賦形操作；將天線振子進行分組，由基帶處理單元完成每組天線振子的波束賦形操作之後，由射頻處理單元完成每組天線振子內的波束賦形操作。
[0054]圖10是根據本發明實施例的波束賦形處理裝置中處理模塊76的優選結構框圖二，如圖10所示，該處理模塊76包括第二處理單元1002，該第二處理單元1002，用於對具有相同上述優選波束賦形權值的用戶共同進行波束賦形處理。
[0055]為了獲得振子級別的波束賦形權值，簡單的辦法是增加無線通信系統中的基帶調製解調單元數目，使得每根物理天線的每個振子都與一個基帶調製解調單元相對應，在每個振子上發射時頻位置正交的測量信號，接收側通過測量可以獲得每個振子的信道空間特徵。但這種方式的問題在於，首先要大大增加預發射的測量信號佔用的資源，例如，原有8根物理天線，每根物理天線中包含8個天線振子，採用此種方法後，測量信號的開銷增加8倍，另一方面，基帶調製解調單元大量增加(如上例，8個振子情況下增加8倍)會需要增加基帶單元與射頻單元之間的傳輸帶寬，增加能耗，增加成本和複雜度。
[0056]採用上述實施例及優選實施方式所提供的基於有源天線的波束賦形裝置，能夠在不增加或者少量增加基帶單元(如上例，8個振子情況下增加一倍基帶單元)的情況下，獲得振子級別的波束賦形權值，大大增加了波束賦形技術的增益和靈活性。另外，通過本發明實施例及優選實施方式，還可以實現波束的三維賦形:傳統的波束賦形，當物理天線線性排列時，只能實現一個方向的(例如，水平或者垂直方向)波束賦形，而基於本發明實施例的有源天線的波束賦形，可以通過將物理天線沿水平方向排列，每根物理天線中的振子垂直排列的方式，實現水平和垂直方向上波束調整，實現三維波束賦形。
[0057]下面結合相關技術中進行波束賦形的無線通信節點設備與本發明實施例中的進行波束賦形的無線通信節點設備的相同點與區別，對本發明實施例中所提供的無線通信中，基於有源天線進行波束賦形進行說明。
[0058]在波束賦形技術中進行通信的雙方分別是:無線通信節點設備和用戶終端設備。圖11是相關技術中基於有源天線進行波束賦形的無線通信節點設備的結構示意圖，如圖11所示，基帶單元數等於物理天線數，該無線通信節點設備至少包括兩類基本單元:基帶處理單元和射頻處理單元。基帶處理單元用於將待傳輸的信息轉化為基帶電信號，射頻處理單元裝備有源天線，用於將待傳輸的電信號轉化為更加適合傳輸的高頻率電信號，並由天線以無線電波的形式輻射出去。波束賦形操作由無線通信節點設備來完成，而用戶終端設備協助無線通信節點設備獲取信息，以便完成該操作。
[0059]由無線通信節點設備來完成的波束賦形操作，既可以由無線通信節點設備的基帶處理單元來完成，也可以由無線通信節點設備的射頻處理單元來完成，或者由二者共同完成。
[0060]圖12是根據本發明實施例的波束賦形流程的示意圖，如圖12所示，該波束賦形操作包括在無線節點設備處的操作和在用戶終端設備處的操作，在無線通信節點設備處和在用戶終端設備所執行的操作相互配合:在通信之前，無線通信節點設備存儲有一組或多組預先設計好的波束賦形權值，包括:無線通信節點選擇權值賦形:在雙方通信時，無線通信節點首先從權值集合中挑選一個權值，發射由該權值賦形的無線電波測量信號；用戶終端測量:用戶終端設備接收該信號並對其進行測量，將測量結果反饋給無線通信節點；無線通信節點比較測量結果:無線通信節點再選擇另一個權值，重複上述過程，直至遍歷當前權值組中的所有權值，無線通信節點根據用戶終端的反饋結果，選擇最優權值進行賦形，完成後續通信過程。在所有權值未遍歷之前，可從已測量的權值中擇優選擇權值進行賦形操作。
[0061]優選地，在獲取無線通信節點設備和用戶終端設備中存儲有多組權值組:第一權值組、第二權值組、…、第N權值組，通過上述發射-測量-反饋的過程，優先確定第一權值組內的最優權值，然後再重複上述過程，確定第二組權值內的最優權值，直至完成第N權值組中的最優權值的確定。
[0062]較優地，在從權值集合中擇優選擇較優權值時，可以採用對波束賦形權值分組的方式，並且，對於不同分組中的波束賦形權值之間存在對應關係，圖13是根據本發明實施例的不同權值中權值的對應關係示意圖，如圖13所示，第i權值組中的一個權值<，對應於
第i+1權值組中的幾個權值，< —卜:丨^^...，當確定了第i權值組中的最優權值4
後，第i+1權值組中的最優權值是從w；.相對應的權值集合卜^1，wjj中挑選的，例如，第一權值組中的權值I對應第二權值組中的權值I和權值2 ；…第一權值組中的權值4對應第二權值組中的權值7和權值8。
[0063]在確定了優選的波束賦形權值之後，利用該選擇的權值進行波束賦形操作，需要說明的是，此時進行波束賦形操作也可以採用多種處理方式，例如，可以由基帶處理單元來完成，也可以由射頻處理單元來完成，或者，由二者共同完成。依據具體的場景不同而選擇不同的處理方式。
[0064]基帶處理單元中包括若干無線鏈路調製解調單元(假定為K個)。射頻處理單元中包含一定數目的物理天線(假定為M個)，每根天線包含有若干天線振子(假定每根物理天線中包含同樣數目的天線振子，數目為N)，射頻處理單元中的總天線振子數，是大於或等於基帶處理單元中的無線鏈路調製解調單元數的。因此，在該場景下，依據基帶處理單元中的無線鏈路調製解調單元的數目與射頻處理單元中的天線振子的數目之間的關係來選擇不同的波束賦形處理方式:
[0065]當基帶處理單元中的無線鏈路調製解調單元數K等於射頻處理單元中的總天線振子數M*N時，圖14是根據本發明實施例的基帶調製解調單元數等於射頻總天線振子數的結構示意圖，如圖14所示，此時，基帶處理單元用於對全部天線振子進行賦形比較充裕，因此，由基帶處理單元完成波束賦形操作。
[0066]當基帶處理單元中的無線鏈路調製解調單元數小於射頻處理單元中的總天線振子數(K〈M*N)時，此時基帶處理單元不足以完成全部的天線振子的權值賦形，則由基帶處理單元和射頻處理單元共同完成波束賦形操作。 [0067]例如，當基帶處理單元中的無線鏈路調製解調單元數K恰好等於射頻處理單元中包含的物理天線數M時(K=M)，由基帶處理單元完成M根物理天線的波束賦形權值W1 的賦形操作，而由射頻處理單元完成每根物理天線中包含的N個天線振
子的權值W2 =[wK,...，wf ]的賦形操作，因而最終第i根物理天線中的第j個振子的賦形
權值為wJ *4。
[0068]再例如，圖15是根據本發明實施例的基帶調製解調單元數大於物理天線且小於射頻總天線振子數的結構示意圖，如圖15所示，基帶處理單元中的無線鏈路調製解調單元數K大於射頻處理單元中包含的物理天線數M(M〈K〈M ,)，此時，將總天線振子劃分為K組，
由基帶處理單元對每組天線振子進行權值W1 =[h〖,wf,…]的賦形操作，而由射頻通信單
元完成每組內振子進行權值W2 = [W；，wfNfK]的賦形操作，其中，同一組內的振子可能來源於同一物理天線，也可能來源於不同物理天線。
[0069]需要說明的是，上述權值W1和W2的獲取，是相互獨立的過程，也就是說，W1的獲取可以不依賴於W2，反之亦然。優選地，W2權值通過上述所說明的發射-測量-反饋方式獲取。當僅有W1信息而尚未完成最優W2的選取時，可以從當前已完成的測量中，擇優選擇權值，或者選擇任意W2權值，不影響振子最終權值的生成。
[0070]在波束賦形操作中，無線通信節點設備發射帶有任一權值的測量信號，終端對該信號進行測量，測量內容包括但不限於:測量信號的能量或者測量信號的信號幹擾噪聲功率比。另外，用戶終端設備向無線通信節點反饋測量結果，其內容包括但不限於以下之一:信號幹擾噪聲功率比(SINR)、信道質量指示(Channel Quality Indicator，簡稱為CQI)。
[0071]下面根據具體操作對本發明的上述實施例及優選實施方式進行說明。
[0072]實施例1
[0073]對現有長期演進(Long Term Evolution,簡稱為LTE)無線通信系統的基站側設備進行改造，將其裝備的無源天線替換成有源天線系統:假定原基站裝備4根物理天線，將其替換成4根有源天線，並將相關的射頻器件改造，在布置天線時，將多根有源天線按平行於大地方向擺放，而有源天線內部的天線振子則呈鉛垂於大地方向排布。不增加基帶調製解調單元的數目(4個)，基帶處理單元需簡單修改，增加對多次測量結果進行比較和控制射頻單元使用哪組權值賦形的功能。
[0074]基站側預先存儲有I組權值，含4個權值，基站側射頻處理單元首先以權值I對下行信道狀態信息參考信號(Channel State Information-Reference Signal,簡稱為CS1-RS)進行賦形，各用戶終端測量該信號並反饋CQI，然後基站分別以權值2、權值3和權值4賦形CS1-RS信號，重複上述操作，基站側獲得各權值對應的各用戶終端反饋的CQI，基帶處理單元進行比較後，確定每個用戶對應的最優權值。
[0075]後續調度傳輸過程中，在一次調度過程中儘量調度具有相同最優權值的用戶(是指每信號幀傳輸過程中儘量安排具有相同最優權值的用戶在不同的時頻資源塊上傳輸)，基帶處理單元將此次調度所用權值編號通知射頻處理單元，由其完成波束賦形操作。
[0076]實施例2
[0077]對現有LTE無線通信系統的基站側設備進行改造，將其裝備的無源天線替換成有源天線系統:假定原基站裝備4根物理天線，將其替換成4根有源天線，並將相關的射頻器件改造，在布置天線時，將多根有源天線按平行於大地方向擺放，而有源天線內部的天線振子則呈鉛垂於大地方向排布。不增加基帶調製解調單元的數目(4個)，基帶處理單元需簡單修改，增加對多次測量結果進行比較和控制射頻單元使用哪組權值賦形的功能。
[0078]基站側預先存儲有2組權值，第一組含4個權值，第二組含8個權值，基站側射頻處理單元首先以權值組1-權值I對下行信道狀態信息參考信號CS1-RS進行賦形，各用戶終端測量該信號並反饋CQI，然後基站分別以權值組1-權值2、權值組1-權值3和權值組1-權值4賦形CS1-RS信號，重複上述操作，基站側獲得各權值對應的各用戶終端反饋的CQI，基帶處理單元進行比較後，確定每個用戶對應的最優的第一權值。
[0079]然後對其進行第二權值組的測量，由於最優的第一權值已經確定，因而僅需遍歷第二權值組中的部分權值，確定每個用戶對應的最優的第二權值。
[0080]後續調度傳輸過程中，在一次調度過程中儘量調度具有相同最優第2權值的用戶，若受限於其他因素未能如此，則應儘量調度具有相同最優第I權值的用戶，基帶處理單元將此次調度所用權值編號通知射頻處理單元，由其完成波束賦形操作。
[0081]實施例3
[0082]對現有LTE無線通信系統的基站側設備進行改造，將其裝備的無源天線替換成有源天線系統:假定原基站裝備4根物理天線，將其替換成4根有源天線，並將相關的射頻器件改造，在布置天線時，將多根有源天線按平行於大地方向擺放，而有源天線內部的天線振子則呈鉛垂於大地方向排布。增加基帶調製解調單元的數目至8個，基帶處理單元和射頻處理單元需修改，使得每個基帶調製解調單元對應的一個有源天線內部的若干振子，同時增加對多次測量結果進行比較和控制射頻單元使用哪組權值賦形的功能。
[0083]基站側預先存儲有I組權值，含4個權值，基站側射頻處理單元首先以權值I對下行信道狀態信息參考信號CS1-RS進行賦形，各用戶終端測量該信號並反饋CQI，然後基站分別以權值2、權值3和權值4賦形CS1-RS信號，重複上述操作，基站側獲得各權值對應的各用戶終端反饋的CQI，基帶處理單元進行比較後，確定每個用戶對應的最優權值。
[0084]後續傳輸過程中，儘量將具有相同最優權值的用戶共同調度，基帶處理單元將此次調度所用權值編號通知射頻處理單元，由其完成波束賦形操作。由於每天線內部若干振子對應一個基帶處理單元，因而上述權值僅在對應相同的基帶單元的振子上應用。
[0085]實施例4
[0086]考慮一種新型的無線通信系統，其無線通信節點設備側的基帶調製解調單元數目與射頻處理單元內的總天線振子數目相當，波束賦形操作在基帶單元實現。
[0087]無線通信節點設備在發射下行測量信號時，利用基帶處理單元預先賦形下行測量信號，在獲取最優權值後，也由基帶單元直接產生賦形信號，具體的測量-反饋流程與上述實施例及優選實施方式相同。
[0088]顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，並且在某些情況下，可以以不同於此處的順序執行所示出或描述的步驟，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的硬體和軟體結合。
[0089]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種波束賦形處理方法，其特徵在於，包括: 向用戶終端發送多個由天線振子級別的波束賦形權值賦形的測量信號； 根據所述用戶終端依據所述測量信號反饋的反饋結果，從多個波束賦形權值中確定一個優選波束賦形權值； 根據確定的所述優選波束賦形權值對通信信號進行波束賦形處理。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，根據所述用戶終端依據所述測量信號反饋的反饋結果，從所述多個波束賦形權值中確定一個優選波束賦形權值包括: 將所述多個波束賦形權值按級分組，其中，上一級分組中的波束賦形權值對應下一級分組中的一個或多個波束賦形權值，並且，下一級分組優選於上一級分組； 根據所述用戶終端依據所述測量信號反饋的反饋結果，確定所述優選波束賦形權值所屬的下一級分組； 根據所述用戶終端依據所述測量信號反饋的反饋結果，從確定的所述下一級分組中的一個或多個波束賦形權值中選擇所述優選波束賦形權值。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，根據確定的所述優選波束賦形權值對所述通信信號進行波束賦形處理包括: 將基帶處理單元中無線鏈路調製解調單元的數目與射頻處理單元中的所有天線振子數目進行比較； 根據比較結果，確定對所述通信信號進行波束賦形處理的波束賦形方式； 根據確定的所述優選波束賦形權值，以及所述波束賦形方式，對所述通信信號進行波束賦形處理。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述波束賦形方式包括以下至少之一: 由基帶處理單元完成波束賦形操作； 由基帶處理單元完成物理天線的波束賦形操作之後，由射頻處理單元完成每根物理天線內天線振子的波束賦形操作； 將天線振子進行分組，由基帶處理單元完成每組天線振子的波束賦形操作之後，由射頻處理單元完成每組天線振子內的波束賦形操作。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其特徵在於，根據確定的所述優選波束賦形權值對通信信號進行波束賦形處理包括: 對具有相同所述優選波束賦形權值的用戶共同進行波束賦形處理。
6.一種波束賦形處理裝置，其特徵在於，包括: 發送模塊，用於向用戶終端發送多個由天線振子級別的波束賦形權值賦形的測量信號; 確定模塊，用於根據所述用戶終端依據所述測量信號反饋的反饋結果，從多個波束賦形權值中確定一個優選波束賦形權值； 處理模塊，用於根據確定的所述優選波束賦形權值對通信信號進行波束賦形處理。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述確定模塊包括: 分組單元，用於將所述多個波束賦形權值按級分組，其中，上一級分組中的波束賦形權值對應下一級分組中的一個或多個波束賦形權值，並且，下一級分組優選於上一級分組；第一確定單元，用於根據所述用戶終端依據所述測量信號反饋的反饋結果，確定所述優選波束賦形權值所屬的下一級分組； 選擇單元，用於根據所述用戶終端依據所述測量信號反饋的反饋結果，從確定的所述下一級分組中的一個或多個波束賦形權值中選擇所述優選波束賦形權值。
8.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述處理模塊包括: 比較單元，用於將基帶處理單元中無線鏈路調製解調單元的數目與射頻處理單元中的所有天線振子數目進行比較； 第二確定單元，根據比較結果，確定對所述通信信號進行波束賦形處理的波束賦形方式； 第一處理單元，用於根據確定的所述優選波束賦形權值，以及所述波束賦形方式，對所述通信信號進行波束賦形處理。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述第一處理單元，用於通過以下所述波束賦形方式至少之一對所述通信信號進行波束賦形處理: 由基帶處理單元完成波束賦形操作； 由基帶處理單元完成物理天線的波束賦形操作之後，由射頻處理單元完成每根物理天線內天線振子的波束賦形操作； 將天線振子進行分組，由基帶處理單元完成每組天線振子的波束賦形操作之後，由射頻處理單元完成每組天線振子內的波束賦形操作。
10.根據權利要求6至9中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述處理模塊包括: 第二處理單元，用於對具有相同所述優選波束賦形權值的用戶共同進行波束賦形處理。
【文檔編號】H04B7/04GK103634034SQ201210303056
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月23日 優先權日:2012年8月23日
【發明者】寧迪浩, 朱登魁, 肖華華, 魯照華 申請人:中興通訊股份有限公司