在無線通信系統(tǒng)中基于混合波束成形發(fā)送控制信道的方法和設(shè)備與流程

本發(fā)明涉及無線通信，并且更加具體地，涉及一種在無線通信系統(tǒng)中基于混合波束成形發(fā)送控制信道的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

第三代合作伙伴計劃(3gpp)長期演進(lte)是一種使能高速分組通信的技術(shù)。對于包括旨在減少用戶和提供商成本、改進服務(wù)質(zhì)量、以及擴大和提升覆蓋和系統(tǒng)性能的那些的lte目的已經(jīng)提出了許多方案。作為上層要求，3gpplte需要減少的每比特成本、增加的服務(wù)可用性、頻帶的靈活使用、簡單結(jié)構(gòu)、開放式接口、以及適當(dāng)?shù)慕K端功率消耗。

作為提升有限的資源的效率的方式，積極地開發(fā)所謂的多天線技術(shù)，其通過在發(fā)射機和接收機上放置多個天線來覆蓋更多空間區(qū)域以實現(xiàn)資源利用，從而實現(xiàn)分集增益，并且通過各個天線并行地發(fā)送數(shù)據(jù)來增加傳輸容量。多天線技術(shù)可用采用波束成形和/或預(yù)編碼以提高信噪比(snr)。在發(fā)送端處能夠使用反饋信息的閉環(huán)系統(tǒng)中，波束成形和/或預(yù)編碼可以被使用以通過這樣的反饋信息最大化snr。波束成形被廣泛地分類成模擬波束成形和數(shù)字波束成形。

大規(guī)模多輸入多輸出(mimo)是一種多天線技術(shù)，其中數(shù)十個天線或者甚至更多的天線，比現(xiàn)在多很多，被放置在基站以實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率和更高的能量效率。當(dāng)傳統(tǒng)的模擬波束成形和/或數(shù)字波束成形在大規(guī)模mimo中被直接使用時，信號處理和/或硬件實現(xiàn)可能變得非常復(fù)雜，或者通過多個天線的使用的性能增加僅是細微的并且資源分配的靈活性可能被降低。因此，在大規(guī)模mimo中，傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字波束成形的組合——混合波束成形的使用正在討論之中。

同時，因為由于混合波束成形的特性模擬波束的傳輸范圍受限，所以可能難以同時將控制信道發(fā)送到各個用戶。因此，考慮到模擬波束限制，應(yīng)進行控制信道資源調(diào)度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明提供一種在無線通信系統(tǒng)中基于混合波束成形發(fā)送控制信道的方法和設(shè)備。本發(fā)明提供一種發(fā)送用于混合波束成形的控制信道的方法。本發(fā)明提供一種通過使用基于波束掃描前導(dǎo)的反饋信息對用戶進行分組的方法和分配控制信道資源的方法。本發(fā)明提供一種ue獲取控制信道的檢測方法。本發(fā)明提供一種用于混合波束成形的基本天線應(yīng)用結(jié)構(gòu)。

技術(shù)方案

在一個方面中，提供一種在無線通信系統(tǒng)中通過基站發(fā)送用于混合波束成形的控制信息的方法。該方法包括：基于關(guān)于模擬波束的反饋信息分組多個用戶設(shè)備(ue)；以及通過使用特定時間-頻率資源在各個組內(nèi)復(fù)用和發(fā)送ue的控制信息。

在另一方面中，提供一種在無線通信系統(tǒng)中通過用戶設(shè)備檢測控制信道的方法。該方法包括：基于優(yōu)選的波束獲取時間-頻率資源；以及從獲取的時間-頻率資源檢測控制信道。

有益效果

通過考慮混合波束成形中的模擬波束限制可以有效地進行控制信道資源調(diào)度。

附圖說明

圖1示出蜂窩系統(tǒng)。

圖2示出3gpplte的無線電幀的結(jié)構(gòu)。

圖3是包括模擬波束成形器和射頻(rf)鏈的發(fā)射機的框圖。

圖4是包括數(shù)字波束成形器和rf鏈的發(fā)射機的框圖。

圖5是包括混合波束成形器的發(fā)射機的框圖。

圖6示出包括用于混合波束成形的4個rf鏈的16ula天線結(jié)構(gòu)的示例。

圖7示出波束邊界向量s、波束增益以及導(dǎo)向向量t的波束圖案的示例。

圖8示出根據(jù)模擬波束移位的最終天線陣列響應(yīng)的示例。

圖9示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的通過模擬波束圖案對ue分組的示例。

圖10示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的ue分組的示例。

圖11示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的控制信道復(fù)用的示例。

圖12示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的控制信道復(fù)用的另一示例。

圖13示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的在垂直方向中允許多個模擬波束的同時形成的天線結(jié)構(gòu)的示例。

圖14示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的在水平方向中同時允許多個模擬波束的形成的天線結(jié)構(gòu)的示例。

圖15示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的控制信道復(fù)用的另一示例。

圖16示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的發(fā)送用于混合波束成形的控制信息的方法。

圖17示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的通過使用前導(dǎo)基于優(yōu)選的扇區(qū)波束檢測控制信道的方法的示例。

圖18示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的基于在前一周期中已經(jīng)反饋的優(yōu)選的扇區(qū)波束檢測控制信道的方法的示例。

圖19示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的檢測控制信道的方法的示例。

圖20示出實現(xiàn)本發(fā)明的實施例的無線通信系統(tǒng)。

具體實施方式

下文描述的技術(shù)能夠在各種無線通信系統(tǒng)中使用，諸如碼分多址(cdma)、頻分多址(fdma)、時分多址(tdma)、正交頻分多址(ofdma)、單載波頻分多址(sc-fdma)等。cdma能夠以諸如通用陸上無線電接入(utra)或者cdma-2000的無線電技術(shù)來實現(xiàn)。tdma能夠以諸如全球移動通信系統(tǒng)(gsm)/通用分組無線電服務(wù)(gprs)/增強型數(shù)據(jù)速率gsm演進(edge)的無線電技術(shù)來實現(xiàn)。ofdma能夠以諸如電氣與電子工程師協(xié)會(ieee)802.11(wi-fi)、ieee802.16(wimax)、ieee802-20、演進的utra(e-utra)等的無線電技術(shù)來實現(xiàn)。ieee802.16m是ieee802.16e的演進，并且提供與基于ieee802.16的系統(tǒng)的后向兼容性。utra是通用移動電信系統(tǒng)(umts)的一部分。第三代合作伙伴計劃(3gpp)長期演進(lte)是使用e-utra的演進的umts(e-umts)的一部分。3gpplte在下行鏈路中使用ofdma，以及在上行鏈路中使用sc-fdma。高級lte(lte-a)是3gpplte的演進。

為了清楚起見，以下的描述將集中于lte-a。然而，本發(fā)明的技術(shù)特征不受限于此。

圖1示出蜂窩系統(tǒng)。參考圖1，蜂窩系統(tǒng)10包括至少一個基站(bs)11。各個bs11將通信服務(wù)提供給特定的地理區(qū)域15a、15b以及15c(通常稱為小區(qū))。每個小區(qū)可以被劃分成多個區(qū)域(被稱為扇區(qū))。用戶設(shè)備(ue)12可以是固定的或者移動的，并且可以被稱作其他名稱，諸如，移動站(ms)、移動終端(mt)、用戶終端(ut)、訂戶站(ss)、無線設(shè)備、個人數(shù)字助理(pda)、無線調(diào)制解調(diào)器、手持式設(shè)備。bs11通常指的是與ue12通信的固定站并且可以被稱為其他名稱，諸如，演進的節(jié)點b(enb)、基站收發(fā)系統(tǒng)(bts)、接入點(ap)等等。

通常，ue屬于一個小區(qū)，并且ue屬于的小區(qū)被稱為服務(wù)小區(qū)。將通信服務(wù)提供給服務(wù)小區(qū)的bs被稱為服務(wù)bs。蜂窩系統(tǒng)包括與服務(wù)小區(qū)相鄰的不同小區(qū)。與服務(wù)小區(qū)相鄰的不同小區(qū)被稱為鄰近小區(qū)。將通信服務(wù)提供給鄰近的小區(qū)的bs被稱為鄰近bs?；趗e相對地確定服務(wù)小區(qū)和鄰近小區(qū)。

此技術(shù)能夠被用于下行鏈路(dl)或者上行鏈路(ul)。通常，dl指的是從bs11到ue12的通信，并且ul指的是從ue12到bs11的通信。在dl中，發(fā)射器可以是bs11的一部分，并且接收器可以是ue12的一部分。在ul中，發(fā)射器可以是ue12的一部分并且接收器可以是bs11的一部分。

圖2示出3gpplte的無線電幀的結(jié)構(gòu)。參考圖2，無線電幀由10個子幀組成，并且子幀由兩個時隙組成。無線電幀內(nèi)的時隙從#0到#19編號。傳輸時間間隔(tti)是用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕菊{(diào)度單元。在3gpplte中，一個tti可以等于要發(fā)送一個子幀所耗費的時間。一個無線電幀可以具有10ms的長度，一個子幀可以具有1ms的長度，并且一個時隙可以具有0.5ms的長度。

一個時隙包括時域中的多個正交頻分復(fù)用(ofdm)符號和頻域中的多個子載波。因為3gpplte在dl中使用ofdma，所以ofdm符號用于表示一個符號時段。根據(jù)多接入方案ofdm符號可以被稱作其他名稱。例如，當(dāng)sc-fdma作為ul多接入方案使用時，ofdm符號可以被稱為sc-fdma符號。資源塊(rb)是資源分配單元，并且包括一個時隙中的多個連續(xù)的子載波。僅為了示例性目的示出無線電幀的結(jié)構(gòu)。因此，被包括在無線電幀中的子幀的數(shù)目或者被包括在子幀中的時隙的數(shù)目或者被包括在時隙中的ofdm符號的數(shù)目可以以各種方式修改。3gpplte在常規(guī)循環(huán)前綴(cp)中將一個時隙定義為7個ofdm符號并且在擴展cp中將一個時隙定義為6個ofdm符號。

將會描述對于混合波束成形的需求。根據(jù)波束成形權(quán)重向量(或者預(yù)編碼向量)被應(yīng)用于的位置，使用多個天線的波束成形技術(shù)可以被廣義地劃分成模擬波束成形技術(shù)(在下文中，“模擬波束成形”)和數(shù)字波束成形技術(shù)(在下文中，“數(shù)字波束成形”)。

圖3是包括模擬波束成形和射頻(rf)鏈的發(fā)射機的框圖。模擬波束成形是一種典型的被應(yīng)用于較早的多天線結(jié)構(gòu)的波束成形技術(shù)。在模擬波束成形中，通過將由數(shù)字信號處理產(chǎn)生的模擬信號分割成多個路徑并且為各個路徑配置相移(ps)和功率放大器(pa)設(shè)置形成波束。參考圖3，通過被連接到各個天線的ps和pa處理從單個數(shù)字信號導(dǎo)出的模擬信號。即，ps和pa在模擬階段中處理復(fù)數(shù)權(quán)重。在此，rf鏈指的是將基帶信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的處理塊。在模擬波束成形中，通過ps和pa的要素特性確定波束精確度，并且要素的控制特性使模擬波束成形對于窄帶傳輸來說是有利的。此外，硬件結(jié)構(gòu)使其難以實現(xiàn)多流傳輸，從而使更高的數(shù)據(jù)速率的復(fù)用增益相對小并且使其基于正交資源分配形成每個用戶的波束是不切實際的。

圖4是包括數(shù)字波束成形器和rf鏈的發(fā)射機的框圖。在數(shù)字波束成形中，與模擬波束成形相反，通過基帶過程在數(shù)字階段中形成波束，以便于最大化mimo環(huán)境中的分集和復(fù)用增益。參考圖4，通過在基帶過程中執(zhí)行預(yù)編碼可以形成波束。rf鏈可以包括pa。因此，為了波束成形產(chǎn)生的復(fù)數(shù)權(quán)重可以被直接地應(yīng)用于發(fā)送的數(shù)據(jù)。因為可以為各個用戶形成不同的波束，所以數(shù)字波束成形可以支持同時的多用戶波束成形。此外，數(shù)字波束成形允許為資源被正交地分配到的各個用戶形成獨立的波束，從而提供高的調(diào)度靈活性并且能夠根據(jù)系統(tǒng)用途操作發(fā)送端。在數(shù)字波束成形中，當(dāng)諸如mimo-ofdm的技術(shù)在寬帶傳輸環(huán)境中被使用時，每個子載波可以形成獨立的波束。因此，數(shù)字波束成形可以基于增加的系統(tǒng)容量和更大的波束增益優(yōu)化單個用戶的最大數(shù)據(jù)速率。因此，3g/4g系統(tǒng)采用基于數(shù)字波束成形的mmo技術(shù)。

表1示出性能增益和模擬波束成形和數(shù)字波束成形的復(fù)雜度之間的關(guān)系。

<表1>

同時，可以考慮具有顯著地增加的數(shù)目的發(fā)送-接收天線的大規(guī)模mimo環(huán)境。對于典型的蜂窩系統(tǒng)，假定在mimo環(huán)境中最多使用8個發(fā)送-接收天線，而在大規(guī)模mimo環(huán)境中可以使用大量或者甚至數(shù)百個發(fā)送-接收天線。當(dāng)在大規(guī)模mimo環(huán)境中使用傳統(tǒng)的數(shù)字波束成形時，應(yīng)通過基帶過程為數(shù)百個發(fā)送天線執(zhí)行數(shù)字信號處理。這相當(dāng)大地增加信號處理的復(fù)雜度，并且也相當(dāng)大地增加硬件實現(xiàn)的復(fù)雜度，因為當(dāng)存在發(fā)送天線時需要同樣多的rf鏈。此外，對于每個發(fā)送天線需要獨立的信道估計，并且頻分雙工(fdd)系統(tǒng)需要用于所有的天線的大規(guī)模mimo信道的反饋信息，因此相當(dāng)大地增加導(dǎo)頻和反饋開銷。相反地，當(dāng)在大規(guī)模mimo環(huán)境中使用傳統(tǒng)的波束成形時，在發(fā)送端處的硬件復(fù)雜度相對低，但是通過多個天線的使用的性能增加僅是細微的，并且資源分配的靈活性可能被降低。特別在寬帶傳輸中，非常難以對每個頻率執(zhí)行波束控制。

因此，大規(guī)模mimo環(huán)境需要模擬波束成形和數(shù)字波束成形的組合—混合波束成形，而不是使用模擬波束成形或者數(shù)字波束成形作為波束技術(shù)。即，可能需要混合類型的發(fā)送端結(jié)構(gòu)以便根據(jù)模擬波束成形的特性降低在發(fā)送端處的硬件實現(xiàn)的復(fù)雜度并且根據(jù)數(shù)字波束成形的特性使用大量的發(fā)送天線最大化波束成形增益。

將會描述混合波束成形。如上所述，混合波束成形的目的是為了在大規(guī)模mimo環(huán)境中配置提供模擬波束成形的優(yōu)點和數(shù)字波束成形的優(yōu)點的發(fā)送端。

圖5是混合波束成形器的發(fā)射機的框圖。參照圖5，混合波束成形基本上可以允許通過模擬波束成形來形成粗波束(coarsebeam)并且再通過數(shù)字波束成形來形成用于多流或多用戶傳輸?shù)牟ㄊＲ簿褪钦f，混合波束成形利用模擬波束成形和數(shù)字波束成形以便降低發(fā)射端的實現(xiàn)復(fù)雜度或者硬件復(fù)雜度。

基本的混合波束成形器可以具有用于每個rf鏈的nt^rf個單獨的發(fā)射天線。因此，發(fā)射天線的總數(shù)與每個rf鏈的發(fā)射天線的數(shù)目之間的關(guān)系由nt＝nt^rf*nrf表示。nrf是rf鏈的數(shù)目。最后，已經(jīng)通過用于每個rf鏈的ps和pa的信號被獨立地發(fā)送到發(fā)射天線。公式1表示混合波束成形的基于矩陣運算的系統(tǒng)模型的示例。

<公式1>

yk＝hkf^rffk^bbsk+zk

在公式1中，yk為第k個子載波處的接收信號向量(nr*1)，hk為第k個子載波處的nr*nt信道，f^rf為全部子載波處的nt*nrfrf預(yù)編碼器(其對于全部子載波而言都相同)，fk^bb為第k個子載波處的nrf*ns基帶預(yù)編碼器(其對于每個子載波而言可以不同)，sk為第k個子載波處的發(fā)射信號向量(ns*1)，以及zk為第k個子載波處的噪聲信號向量k(nr*1)。此外，k為子載波索引(k＝0,1,2,,...,nfft-1)，nfft為快速傅里葉變換(fft)的大小，即子載波的總數(shù)，以及nrf為rf鏈的總數(shù)。nt是發(fā)射端處的天線的總數(shù)，nt^rf為用于每個rf鏈的發(fā)射天線的數(shù)目，nr為接收端處的天線的總數(shù)，以及ns為傳輸數(shù)據(jù)流的數(shù)目。

關(guān)于子載波k，可以求解上述公式1并且將其展開為公式2。

<公式2>

此外，由rf鏈后的ps和pa創(chuàng)建的模擬波束成形的等價預(yù)編碼矩陣f^rf由公式3表示。

<公式3>

f^rf的每個rf鏈的預(yù)編碼權(quán)重由公式4表示。

<公式4>

現(xiàn)將描述均勻線性陣列(ula)天線的混合波束輻射圖案。ula天線的陣列響應(yīng)向量由公式5表示。

<公式5>

在公式5中，λ為波長，以及d為天線之間的距離。為了說明混合波束成形器的天線輻射圖案，下面假設(shè)存在四個rf鏈并且針對每個rf鏈存在四個發(fā)射天線，以便闡釋。

圖6示出用于混合波束成形的包括4個rf鏈的16個ula天線結(jié)構(gòu)的示例。假設(shè)d＝λ/2。在此情況下，模擬波束成形的等價預(yù)編碼矩陣f^rf由公式6表示。

<公式6>

此外，待應(yīng)用于數(shù)字波束成形的某一秩1的權(quán)向量可以由公式7定義。

<公式7>

f^bb＝v1＝[v1v2v3v4]^t

應(yīng)用公式6的模擬波束成形和公式7的數(shù)字波束成形的全天線陣列響應(yīng)向量可以由公式8表示。對于每個天線陣列響應(yīng)的響應(yīng)可以由所有向量元素之和來表示。

<公式8>

此外，模擬波束成形權(quán)重可以如公式9來設(shè)置。這是一種設(shè)置模擬波束成形權(quán)重的方法的示例，該方法一般可以被應(yīng)用于通過模擬波束成形設(shè)置視軸。

<公式9>

使用公式9，能夠總結(jié)和概括公式8，如由公式10所表示：

<公式10>

在公式10中，表示確定模擬波束成形的角度。關(guān)于或π/6，例如，波束成形方向被設(shè)置成使得波束增益在θ＝30°或π/6時最大。此外，波束邊界向量s確定混合波束成形的整個有效區(qū)域，并且數(shù)字波束成形的范圍也被限制于該區(qū)域。

圖7示出波束邊界向量s、波束增益和導(dǎo)引向量t的波束圖案的示例。圖8示出根據(jù)模擬波束移位的最終天線陣列響應(yīng)的示例。也就是說，圖8是應(yīng)用用于確定數(shù)字波束成形的權(quán)向量的累積波束圖案的結(jié)果。參照圖8，能夠看出，有效波束的范圍受波束邊界矢量s的限制。

混合波束成形的技術(shù)問題如下。

(1)難以優(yōu)化模擬/數(shù)字波束成形設(shè)計：雖然數(shù)字波束成形允許使用相同的時頻資源為不同的用戶形成單獨的波束，但模擬波束成形的局限在于，必須使用相同的時頻資源來形成公共波束。這種局限可能造成如限制對應(yīng)于rf鏈的數(shù)目的秩的最大可能數(shù)目、難以使用rf波束成形器進行子帶波束控制和/或難以優(yōu)化波束成形的分辨率/粒度的問題。

(2)需要特定的公共信號傳輸?shù)姆椒ǎ涸谙嗤臅r頻資源上僅在特定方向上形成波束的模擬波束成形中，無法同時在全部ue的方向上形成多個波束。因此，dl/ul控制信道、基準(zhǔn)信號、廣播信道、同步信號等可能不會被同時傳輸?shù)娇梢苑植加谛^(qū)中所有區(qū)域的全部ue。此外，還存在當(dāng)ue在ul上發(fā)送物理隨機接入信道(prach)、物理上行鏈路控制信道(pucch)和/或探測rs(srs)時出現(xiàn)的問題。

(3)需要設(shè)計更多的導(dǎo)頻和反饋來確定模擬/數(shù)字波束：在估計模擬/數(shù)字波束的情況下，可以通過使用常規(guī)的正交導(dǎo)頻分配方案來直接估計數(shù)字波束，而模擬波束則需要與波束候選的數(shù)目一樣長的持續(xù)時間。這意味著模擬波束估計需要更長的時間延遲，并且這可能導(dǎo)致系統(tǒng)損失。此外，同時估計數(shù)字和模擬波束可能導(dǎo)致復(fù)雜度顯著增大。

(4)難以支持基于模擬波束的空分多址(sdma)和fdma：數(shù)字波束成形允許自由地形成用于多用戶/多流的波束，而在模擬波束成形中，針對整個傳輸頻帶形成相同的波束，使其難以形成每個用戶或每個流的獨立波束。特別地，很難通過正交頻率資源分配支持fdma(例如，ofdma)，由此使頻率資源效率的優(yōu)化不切實際。

本發(fā)明可以提供一種利用混合波束成形在上述技術(shù)問題之中解決模擬/數(shù)字波束估計的復(fù)雜度的方法。

下面將描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的考慮模擬波束成形的特征在混合波束成形中發(fā)送用于多個ue的專用控制信道的方法。在混合波束成形中，與數(shù)字波束成形不同，在根據(jù)天線配置的方法(即模擬波束成形配置的方法)利用相同的頻時資源為全部ue形成單獨的波束方面，可能存在局限性。因此，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，可以提出一種基于關(guān)于模擬波束的ue的反饋信息來分組發(fā)送專用控制信道的方法。

首先，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例描述了一種方法，其中，基站基于關(guān)于模擬波束的反饋信息將ue分組并且在特定的時頻資源上復(fù)用并傳輸每個組內(nèi)的ue的控制信息?？紤]到在波束成形期間在時域和整個頻帶中通過混合波束成形形成的最終波束因模擬波束的特征而被限制在特定的區(qū)域內(nèi)，基站可以基于關(guān)于模擬波束的用戶的反饋信息按區(qū)域?qū)e分組。在下文中，可以混合使用以下模擬波束與扇區(qū)波束。

圖9示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的通過模擬波束圖案將ue分組的示例。參照圖9，多個ue分布于服務(wù)覆蓋范圍內(nèi)，并且位于每個模擬波束內(nèi)的ue可以被分成一組。表2示出針對每個模擬波束的ue的分組。

<表2>

參照表2，位于模擬波束#1的圖案內(nèi)的ue1和ue3被分成分組#1，位于模擬波束#2的圖案內(nèi)的ue2、ue4和ue5被分成分組#2，位于模擬波束#3的圖案內(nèi)的ue6和ue7被分成分組#3，以及位于模擬波束#4的圖案內(nèi)的ue8和ue9被分成分組#4。

在按區(qū)域?qū)e分組之后，基站可以復(fù)用每一個分組的ue的專用控制信道并且同時發(fā)送這些專用控制信道。稍后將描述復(fù)用專用控制信道的具體方法。下面將描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的將ue分組的各種具體方法。

(1)基站可以針對具有最低信號質(zhì)量的ue通過考慮模擬波束和/或數(shù)字波束的寬度而將ue分組。對于分組ue，基站可以針對最遠離基站或者具有最低信號質(zhì)量的ue來調(diào)整模擬波束。也就是說，為將ue分組，可以使現(xiàn)有的預(yù)定模擬波束移位。

圖10示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的ue分組的示例。參照圖10，位于θ＝30°的模擬波束內(nèi)的ue2、ue4和ue5被分成分組#2，并且ue2對應(yīng)于基站的覆蓋范圍的邊緣上的邊緣ue。假設(shè)模擬波束成形的權(quán)重向量由公式11來定義。

<公式11>

此外，假設(shè)θ被預(yù)定為0°、±30°和±60°。在此情況下，可以使θ＝30°的模擬波束移位+5°，以便進行ue分組。因此，需要最大波束成形增益的邊緣ue(即ue2)可以被適當(dāng)?shù)胤纸M。

(2)基站可以針對具有最高信號質(zhì)量的ue通過考慮模擬波束和/或數(shù)字波束的寬度而將ue分組。對于分組ue，基站可以針對最靠近基站或者具有最高信號質(zhì)量的ue來調(diào)整模擬波束。

(3)基站可以針對具有平均信號質(zhì)量的ue通過考慮模擬波束和/或數(shù)字波束的寬度而將ue分組。也就是說，可以根據(jù)形成每個模擬波束的位置將ue分組。例如，當(dāng)在垂直方向上形成模擬波束時，可以在垂直方形上將ue分組，而當(dāng)在水平方向上形成模擬波束時，可以在水平方向上將ue分組。

下面將描述根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的復(fù)用用于按每個模擬波束分組的ue的專用控制信道的方法。如上所述，由于通過混合波束成形同時形成具有有限覆蓋范圍的波束，所以用于按模擬波束圖案分組的ue的控制信道需要以與模擬波束相關(guān)聯(lián)的方式來傳輸。

圖11示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的控制信道復(fù)用的示例。參照圖11，用于按模擬波束分組的分組內(nèi)的ue的控制信道被分配到與模擬波束相關(guān)聯(lián)的特定子幀或時頻資源。在子幀#1中傳輸用于與模擬波束#1相對應(yīng)的分組#1內(nèi)的ue的控制信道。在子幀#2中傳輸用于與模擬波束#2相對應(yīng)的分組#2內(nèi)的ue的控制信道。在子幀#3中傳輸用于與模擬波束#3相對應(yīng)的分組#3內(nèi)的ue的控制信道。在子幀#4中傳輸用于與模擬波束#4相對應(yīng)的分組#4內(nèi)的ue的控制信道。由于混合波束成形的特征，基站在特定時間僅形成單個模擬波束。因此，應(yīng)當(dāng)在子幀#1至#4中將全部控制信道發(fā)送到全部ue。因此，專用控制信道需要在每個系統(tǒng)幀的調(diào)度單元中來傳輸。

(1)因為ue將模擬波束的索引(或id)反饋回基站，所以基站可以基于模擬波束索引來預(yù)定義每個分組的控制信道分配信息。例如，如表3所示，控制信道可以基于根據(jù)模擬波束圖案的ue的分組而被分配到特定時間資源(例如，子幀)、特定頻率資源(例如，頻帶或子帶)或者特定時頻資源。

<表3>

參照表3，sf#i表示子幀索引，以及sb#i表示子帶或資源塊的起始索引。模擬波束#1對應(yīng)于分組#1，模擬波束#2對應(yīng)于分組#2，并且模擬波束#3對應(yīng)于分組#3。用于每個分組中的ue的控制信道被復(fù)用并傳輸。當(dāng)用于每個分組的復(fù)用控制信道被分配到單獨的時間資源并在其上進行傳輸時(情況1)，通過不同的時間資源(sf#1、sf#2和sf#3)和相同的頻率資源(sb#1)傳輸用于分組#1、分組#2和分組#3的復(fù)用控制信道。當(dāng)用于每個分組的復(fù)用控制信道被分配到單獨的頻率資源并在其上進行傳輸時(情況2)，通過不同的頻率資源(sb#1、sb#2和sb#3)和相同的時間資源(sf#1)傳輸用于分組#1、分組#2和分組#3的復(fù)用控制信道。當(dāng)用于每個分組的復(fù)用控制信道被分配到單獨的時頻資源并在其上進行傳輸時(情況3)，通過不同的時頻資源(sf#1/sb#1、sf#2/sb#2和sf#3/sb#3)傳輸用于分組#1、分組#2和分組#3的復(fù)用控制信道。同時，子幀索引或子帶索引指示復(fù)用控制信道的起始位置，并且它們的值可以根據(jù)每個分組中的復(fù)用ue的數(shù)目而變化。

圖12示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的控制信道復(fù)用的另一示例。圖12示意性圖示出根據(jù)上述表3用于不同分組的復(fù)用控制信道被分配到特定時間資源、特定頻率資源或特定時頻資源并在其上進行傳輸。

在示例中，當(dāng)通過模擬天線在垂直方向上執(zhí)行波束成形時，可以沿垂直方向依次序分配時頻資源。也就是說，由于模擬波束約束僅存在于垂直方向上，故控制信道應(yīng)按分組來分配，以便不對時頻資源中的任何一個應(yīng)用相同的波束成形。例如，在無法同時在多個方向上產(chǎn)生垂直波束的發(fā)射天線結(jié)構(gòu)中，用于不同分組的控制信道可以被分配到單獨的時間資源或時頻資源，諸如上述情況1或情況3。相比之下，在能夠同時在多個方向上生成垂直波束的情況下，關(guān)于不同分組的控制信道可以被分配到單獨的頻率資源，諸如上述情況2。

圖13示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的允許在垂直方向上同時形成多個模擬波束的天線結(jié)構(gòu)的示例。如上所述，在能夠在垂直方向上同時形成多個模擬波束的情況下，用于不同分組的控制信道可以被分配到單獨時間資源、單獨頻率資源或時頻資源。

在另一示例中，當(dāng)通過模擬天線在水平方向上執(zhí)行波束成形時，可以沿水平方向依次序分配時頻資源。也就是說，由于對模擬波束的波束約束僅存在于水平方向上，故控制信道應(yīng)按分組來分配，以便不對時頻資源中的任何一個應(yīng)用相同的波束成形。例如，在無法同時在多個方向上產(chǎn)生水平波束的發(fā)射天線結(jié)構(gòu)中，用于不同分組的控制信道可以被分配到單獨的時間資源或時頻資源，諸如上述情況1或情況3。相比之下，在能夠同時在多個方向上生成水平波束的情況下，用于不同分組的控制信道可以被分配到單獨的頻率資源，諸如上述情況2。

圖14示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的允許在水平方向上同時形成多個模擬波束的天線結(jié)構(gòu)的示例。如上所述，在能夠在水平方向上同時形成多個模擬波束的情況下，用于不同分組的控制信道可以被分配到單獨時間資源、單獨頻率資源或時頻資源。

(2)用于分組內(nèi)的多個ue的控制信道可以被正交復(fù)用到時間資源或頻率資源。復(fù)用用于分組中的ue的控制信道并不意味著在特定區(qū)域內(nèi)復(fù)用每個控制信道。也就是說，用于分組內(nèi)的多個ue的控制信道可以通過頻域內(nèi)的單獨資源的分配來分別分配。

圖15示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的控制信道復(fù)用的另一示例。參照圖15，用于分組#2內(nèi)的ue(ue6、ue7和ue8)的控制信道被分配到子幀#1，并且用于不同ue的控制信道通過頻域內(nèi)的單獨資源被分別分配。

圖16示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于傳輸有關(guān)混合波束成形的控制信息的方法。

參照圖16，在步驟s100中，基站基于關(guān)于模擬波束的反饋信息將多個ue分組?？梢葬槍哂凶畹托盘栙|(zhì)量的ue基于關(guān)于模擬波束的反饋信息將多個ue分組。替選地，可以針對具有最高信號質(zhì)量的ue基于關(guān)于模擬波束的反饋信息將多個ue分組。替選地，可以針對具有平均信號質(zhì)量的ue基于關(guān)于模擬波束的反饋信息將多個ue分組。多個ue的分組可以包括使特定模擬波束相對于特定ue移位。特定ue可以是具有最低信號質(zhì)量的ue、具有最高信號質(zhì)量的ue或具有平均信號質(zhì)量的ue。替選地，可以在水平方向或垂直方向上將多個ue分組。關(guān)于模擬波束的反饋信息可以是模擬波束的id或索引。可以從多個ue接收關(guān)于模擬波束的反饋信息。

在步驟s110中，基站可以復(fù)用每個分組內(nèi)的ue的控制信息并且通過使用特定時頻資源來傳輸這些控制信息?？梢葬槍γ總€模擬波束復(fù)用每個分組內(nèi)的ue的控制信息。可以針對每個模擬波束預(yù)定義用于每個分組內(nèi)的ue的控制信息的特定時頻資源。用于每個分組的特定時頻資源可以對應(yīng)于不同的時間資源和相同的頻率資源、不同的頻率資源和相同的時間資源或者不同的時間資源和不同的頻率資源。當(dāng)通過模擬波束在特定方向上執(zhí)行波束成形時，用于每個分組的特定時頻資源可以對應(yīng)于不同的時間資源和相同的頻率資源或者不同的時間資源和不同的頻率資源。替選地，可以正交復(fù)用每個分組內(nèi)的ue的控制信息。

此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖9至圖15的上述示例及其描述可以應(yīng)用于圖16的示例。

現(xiàn)將描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的ue檢測其自己的控制信道的方法。ue可以在從每個分組的復(fù)用控制信道中檢測器自己的控制信道時基于其優(yōu)選扇區(qū)波束執(zhí)行檢測。也就是說，ue可以首先基于其優(yōu)選扇區(qū)波束檢測時間資源(即子幀)或時頻資源，以便檢測其自己的控制信道。由于用于每個分組的控制信道是基于ue已經(jīng)關(guān)于其發(fā)送反饋的扇區(qū)波束的id或索引來復(fù)用，所以可以通過兩種方式來選擇優(yōu)選扇區(qū)波束。也就是說，可以使用相應(yīng)系統(tǒng)幀的優(yōu)選扇區(qū)波束id或反饋扇區(qū)波束id。

圖17示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的通過使用前導(dǎo)而基于優(yōu)選扇區(qū)波束來檢測控制信道的方法的示例。參照圖17，ue可以首先獲取用于在相應(yīng)系統(tǒng)幀中傳輸專用控制信道的幀配置。例如，如果用于傳輸專用控制信道的幀配置具有“0111”的值，則可以在子幀#1、#2和#3中傳輸控制信道。ue可以通過相應(yīng)系統(tǒng)幀的模擬波束前導(dǎo)檢測優(yōu)選波束。在圖17的示例中，假設(shè)通過模擬波束前導(dǎo)優(yōu)選波束#3。ue可以在與優(yōu)選扇區(qū)波束對準(zhǔn)的子幀中檢測其自己的控制信道。也就是說，ue可以嘗試在與波束#3(即優(yōu)選波束)相對應(yīng)的子幀#3中檢測控制信道。如果ue未能檢測到其控制信道，則可以嘗試在與ue已經(jīng)在前一周期中關(guān)于其發(fā)送反饋的優(yōu)選扇區(qū)波束對準(zhǔn)的子幀中檢測控制信道。例如，如果在前一周期中反饋的關(guān)于扇區(qū)波束的信息是關(guān)于波束#1的信息，則ue可以嘗試在與波束#1相對應(yīng)的子幀#1中檢測控制信道。

圖18示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的基于已經(jīng)在前一周期中被反饋的優(yōu)選扇區(qū)波束來檢測控制信道的方法的示例。參照圖18，ue可以首先獲取用于在相應(yīng)系統(tǒng)幀中傳輸專用控制信道的幀配置。例如，如果用于傳輸專用控制信道的幀配置具有“0111”的值，則可以在子幀#1、#2和#3中傳輸控制信道。ue可以嘗試在對準(zhǔn)已經(jīng)在前一周期中被反饋的優(yōu)選扇區(qū)波束的子幀中檢測控制信道。例如，如果已經(jīng)在前一周期中被反擊的關(guān)于扇區(qū)波束的信息是關(guān)于波束#1的信息，則ue可以嘗試在與波束#1相對應(yīng)的子幀#1中檢測控制信道。如果ue未能檢測到其控制信道，則ue可以通過相應(yīng)系統(tǒng)幀的模擬波束前導(dǎo)來檢測優(yōu)選波束。在圖18的示例中，假設(shè)通過模擬波束前導(dǎo)優(yōu)選波束#3。ue可以在對準(zhǔn)優(yōu)選扇區(qū)波束的子幀中檢測其自身的控制信道。也就是說，ue可以嘗試在與波束#3(即優(yōu)選波束)相對應(yīng)的子幀#3中檢測控制信道。

一般地，ue/控制信道的分組和資源分配可以隨ue的運動或信道的變化而改變。在此情況下，即使ue并未立即獲取由基站更新的ue分組信息，ue也可以通過盲解碼來檢測其控制信息。然而，這會導(dǎo)致盲解碼嘗試的次數(shù)過多，由此使檢測延時并且增大檢測復(fù)雜度。因此，ue可以基于如上所述確定的扇區(qū)id而從下一控制信道分組中檢測控制信道。

圖19示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的檢測控制信道的方法的示例。

在步驟s200中，ue可以基于其優(yōu)選波束來獲取時頻資源?？梢曰谙到y(tǒng)幀的模擬波束前導(dǎo)來檢測優(yōu)選波束。替選地，可以基于在前一周期中已經(jīng)被反饋的關(guān)于優(yōu)選波束的信息來檢測優(yōu)選波束。時頻資源可以是與優(yōu)選波束對準(zhǔn)的特定子幀。ue可以獲取用于在系統(tǒng)幀中傳輸控制信道的幀配置。

在步驟s210中，ue從所獲取的時頻資源中檢測其自身的控制信道。

此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的圖17和圖18的上述示例及其說明可以被應(yīng)用于圖19的示例。

雖然本發(fā)明已經(jīng)針對混合波束成形結(jié)構(gòu)提出上述方案，但本發(fā)明不限于該結(jié)構(gòu)。例如，在將圖6的模擬波束成形階段替換成數(shù)字波束成形階段時，本發(fā)明同樣適用。也就是說，本發(fā)明也可以被應(yīng)用于具有按天線子分組分層的分層結(jié)構(gòu)的數(shù)字波束成形結(jié)構(gòu)。此外，雖然本發(fā)明已經(jīng)針對從基站到ue的信號的下行鏈路傳輸提出上述方案，但本發(fā)明不限于此。本發(fā)明可以被應(yīng)用于發(fā)射機與接收機的任意組合。例如，本發(fā)明也可以被應(yīng)用于從ue到基站的上行鏈路傳輸、ue對ue的信號傳輸(設(shè)備對設(shè)備(d2d)、車輛對車輛(v2v)等)或者基站間的信號傳輸(中繼、無線回傳等)。

圖20示出實現(xiàn)本發(fā)明實施例的無線通信系統(tǒng)。

bs800包括處理器810、存儲器820和收發(fā)器830。處理器810可以被配置為實現(xiàn)在本說明書中描述的提出的功能、過程和/或方法。無線電接口協(xié)議的層可以在處理器810中被實現(xiàn)。存儲器820可操作地與處理器810相耦合，并且存儲操作處理器810的各種信息。收發(fā)器830可操作地與處理器810相耦合，并且發(fā)送和/或接收無線電信號。

ue900包括處理器910、存儲器920和收發(fā)器930。處理器910可以被配置為實現(xiàn)在本說明書中描述的提出的功能、過程和/或方法。無線電接口協(xié)議的層可以在處理器910中被實現(xiàn)。存儲器920可操作地與處理器910相耦合，并且存儲操作處理器910的各種信息。收發(fā)器930可操作地與處理器910相耦合，并且發(fā)送和/或接收無線電信號。

處理器810、910可以包括專用集成電路(asic)、其他芯片組、邏輯電路和/或數(shù)據(jù)處理設(shè)備。存儲器820、920可以包括只讀存儲器(rom)、隨機存取存儲器(ram)、閃存存儲器、存儲卡、存儲介質(zhì)和/或其他存儲設(shè)備。收發(fā)器830、930可以包括基帶電路以處理射頻信號。當(dāng)實施例以軟件實現(xiàn)時，在此描述的技術(shù)能夠以執(zhí)行在此處描述的功能的模塊(例如，過程、函數(shù)等)來實現(xiàn)。模塊可以被存儲在存儲器820、920中，并且由處理器810、910執(zhí)行。存儲器820、920能夠在處理器810、910內(nèi)或者在處理器810、910的外部實現(xiàn)，在外部實現(xiàn)情況下，存儲器820、920能夠經(jīng)由在本領(lǐng)域已知的各種手段可通信地耦合到處理器810、910。

由在此處描述的示例性系統(tǒng)來看，已經(jīng)參考若干流程圖描述了按照公開的主題可以實現(xiàn)的方法。而為了簡化的目的，這些方法被示出和描述為一系列的步驟或者模塊，應(yīng)該明白和理解，所要求保護的主題不受步驟或者模塊的順序限制，因為一些步驟可以以與在此處描繪和描述的不同的順序或者與其他步驟同時發(fā)生。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在流程圖中圖示的步驟不是排他的，并且可以包括其他步驟，或者在示例流程圖中的一個或多個步驟在不影響本公開的范圍和精神的情況下可以被刪除。