调整指向用户设备的垂直波束的下倾角的方法和装置的制造方法
调整指向用户设备的垂直波束的下倾角的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信系统，尤其涉及在多输入多输出（ΜΙΜΟ)系统中调整指向用户设 备的垂直波束的下倾角的方法和装置。
【背景技术】
[0002] LTE Rel-8的ΜΙΜΟ及随后Re^lO和Re^ll的ΜΙΜΟ增加被设计为支持在基站侧 仅在方位角维度上具有自适应能力的天线配置。最近，通过使用具有2维天线结构（其提 供在俯仰角维度和方位角维度上的自适应控制）的天线系统来改进系统性能已引起广泛 关注。对于俯仰角维度的额外控制使得多种策略，例如垂直波束成形成为可能。
[0003] 垂直波束成形（VB巧期望能够增加由用户设备扣巧看到的SINR统计，其通过把 垂直方向天线图谱指向用户设备的方向同时减少对相邻小区的干扰，由此将俯仰角方向的 传输能量转向。3GPP RAN 1已经决定在LTE Re^l3中继续VBF的研究，其旨在确定支持多 达8根发射天线端口的肥专用VBF方案。
【发明内容】
[0004] 在LTE/LTE-A系统中，仅能够通过将天线阵列物理地向下倾斜一个小角度来实现 俯仰角维度的能量转向，从而将能量更多地集中于服务小区并且减少对相邻小区的干扰。 下倾角由小区中的基站的高层来半静态地调整，从而适应整个覆盖范围需求的变化，如图1 中所示。
[0005] 现有的小区专用下倾角的方案的显著缺陷在于波束不能W用户专用的方式在俯 仰角维度动态地被转向。送意味着基站无法针对每个肥的瞬时信道状态在俯仰角维度转 向能量，并且不得不在小区的所有UE中进行折中，因此，系统潜在的性能无法完全被开发。 [000引因此，有必要提供一种肥专用的VBF方案。
[0007] 根据本发明的一个方面，在一个实施例中，提供了一种在多输入多输出通信系统 的基站中用于调整指向用户设备的垂直波束的下倾角的方法，所述基站配置有2维平板天 线阵列，所述2维平板天线阵列包括多个垂直天线端口，所述方法包括W下步骤：
[0008] A. W基准下倾角权重*。（ Θ )对待发送下行数据进行加权处理后发送至用户设备， W及通过所述多个垂直天线端口发送参考信号至所述用户设备，其中所述基准下倾角权重
η = 1，...，N，Θ为基准下倾角，η为所述基站的垂直天线单 元的索引，Ν为所述基站的垂直天线单元的数目，d为所述基站的垂直天线单元的间距，λ 为波长；
[0009] Β.接收来自所述用户设备的下倾角调整索引，所述下倾角调整索引用于指示下倾 角调整量；
[0010] C.基于所述下倾角调整索引，从下倾角集合1?按牛惡群}中获取更新后的基准下 倾角，并循环执行步骤A-C直至预定条件得到满足，其中與为调整步长，杰f为下倾角调整 炎 量，出U…，主*；^ , K+1为下倾角调整量的数目； 占
[0011] 其中所述步骤B之前还包括：
[0012] -发送所述基准下倾角Θ至所述用户设备。
[0013] 根据本发明的另一个方面，在一个实施例中，提供了一种在多输入多输出通信系 统的用户设备中用于辅助基站调整指向所述用户设备的垂直波束的下倾角的方法，所述基 站配置有2维平板天线阵列，所述2维平板天线阵列包括多个垂直天线端口，所述方法包括 W下步骤：
[0014] a.接收来自基站的经由所述多个垂直天线端口发送的参考信号；
[001引b.基于接收到的所述参考信号，测J量下行矩阵信道HwmxW =比h<i,2>，...， ，. . hw,w]，并计算测量到的所述信道的功率P，其4
I每根用户设备天 线看到的矢量信道；
[001引 C. W K个备选下倾角权重梦夺&梦分别对所述信道Ηκχ巾X巾进行加权处理， ^分别获得1(个等效信道听^曲^^=比*\1,1)，1^1,2)，'"，}1'^1)，'"}1'^,)]，并分别计算 所述Κ个等效道的功率Pk ;其中所述Κ个等效信道中的第k个等效信道的基本矢量信道 为
，Θ为基准下倾角，
η = 1，...，Ν，η为所述基站的垂直天线单元的索引，Ν为所述基站的垂直天线单元的数目， d为所述基站的垂直天线单元的间距，λ为波长，攀为调整步长，免巧为下倾角调整量， 占二-生i，…，主~，Κ+1为下倾角调整量的数目，Μ为所述基站的水平天线单元的数目，R为 2、 所述用户设备的天线数目；
[0017] d.比较测量到的所述信道的功率Ρ W及所述Κ个等效信道的功率Pk，并将其中最 大功率所对应的下倾角调整索引反馈至所述基站，并且循环执行步骤a-d直至预定条件得 到满足，其中所述下倾角调整索引用于指示下倾角调整量；
[0018] 其中所述方法还包括W下步骤：
[0019] -接收来自所述基站的所述基准下倾角Θ。
[0020] 根据本发明的另一个方面，在一个实施例中，提供了一种在多输入多输出通信系 统的基站中用于调整指向用户设备的垂直波束的下倾角的装置，所述基站配置有2维平板 天线阵列，所述2维平板天线阵列包括多个垂直天线端口，所述装置包括：
[0021] 第一发送单元，用于W基准下倾角权重*。（ Θ )对待发送下行数据进行加权处理后 发送至用户设备，w及通过所述多个垂直天线端口发送参考信号至所述用户设备，其中所 述基准下倾角权重
η = 1，. . .，N，Θ为基准下倾角，η为所述 基站的垂直天线单元的索引，Ν为所述基站的垂直天线单元的数目，d为所述基站的垂直天 线单元的间距，λ为波长；
[0022] 第一接收单元，用于接收来自所述用户设备的下倾角调整索引，所述下倾角调整 索引用于指示下倾角调整量；
[0023] 更新单元，用于基于所述下倾角调整索引，从下倾角集合巧牛兔擇}中获取更 新后的基准下倾角，其中舜为调整步长，表^为下倾角调整量，<1： == ±心"，出^，Κ+1为下 倾角调整量的数目；
[0024] 所述第一发送单元，所述第一接收单元和所述更新单元循环执行直至预定条件得 到满足；
[00巧]其中所述第一发送单元还用于；发送所述基准下倾角Θ至所述用户设备。
[0026] 根据本发明的另一个方面，在一个实施例中，提供了一种在多输入多输出通信系 统的用户设备中用于辅助基站调整指向所述用户设备的垂直波束的下倾角的装置，所述基 站配置有2维平板天线阵列，所述2维平板天线阵列包括多个垂直天线端口，所述装置包 括：
[0027] 第二接收单元，用于接收来自基站的经由所述多个垂直天线端口发送的参考信 号；
[0028] 处理单元，用于基于接收到的所述参考信号，测量下行矩阵信道HkxwxW =比α U，hu,2>，...，hw,u，..hw,J，并计算测量到的所述信道的功率Ρ，其中
是 每根用户设备天线看到的矢量信道；W及WK个备选下倾角权重資+玄^>)分别对所 述信道HkXWxn)进行加权处理，W分别获得K个等效信道听XWXN)=比k(l,r)，hk(i,2)，…， h*Vu，一ιΛμ,J，并分别计算所述K个等效 信道的功率Pk;其中所述K个等效信道中 的第k个等效信道的基本矢量信道为
，Θ为基准下倾角，
η = 1，...，N，n为所述基站的垂直天线单元的索引，N为所 述基站的垂直天线单元的数目，d为所述基站的垂直天线单元的间距，λ为波长，梦为调整 步长，为下倾角调整量，…，立^，ΚΗ为下倾角调整量的数目，Μ为所述基站 山 的水平天线单元的数目，R为所述用户设备的天线数目；
[0029] 比较单元，用于比较测量到的所述信道的功率P W及所述K个等效信道的功率Pk ;
[0030] 第二发送单元，用于将比较结果中最大功率所对应的下倾角调整索引反馈至所述 基站，其中所述下倾角调整索引用于指示下倾角调整量；
[0031] 所述第二接收单元，所述处理单元，所述比较单元和所述第二发送单元循环执行 直至预定条件得到满足；
[0032] 其中所述第二接收单元还用于：接收来自所述基站的所述基准下倾角Θ。
[0033] 本发明的各个方面将通过下文中的具体实施例的说明而更加清晰。
【附图说明】
[0034] 通过阅读参照W下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它 特征、目的和优点将会变得更加明显：
[0035] 图1示出了传统的水平波束成形方案的网络结构示意图；
[0036] 图2示出了根据本发明的一个实施例的垂直波束成形方案的网络结构示意图；
[0037] 图3示出了根据本发明的一个实施例的调整指向用户设备的垂直波束的下倾角 的方法流程图。
[003引在图中，相同或类似的附图标记表示相同或相对应的部件或特征。
【具体实施方式】
[0039] 下文中将对本发明的各实施例进行详细描述。
[0040] 图2的ΜΙΜΟ通信系统示出了基站10,用户设备21，22和23。基站10配置有2维平 板天线阵列，用于区分方位角方向（也即水平方向）的信号和俯仰角方向（也即垂直方向） 的信号，从而使能垂直波束成形。由此，每个用户设备21，22,23同时由水平波束（vBeam) 和垂直波束化Beam)所服务。可W理解的是，图2示出的ΜΙΜΟ通信系统仅是示例性的，而 非限制性的。系统中还可W包括其他网络设备，并且其中用户设备的个数不限于图示的数 画。
[0041] W下将参照图3并结合图2对本发明的一个实施例的调整指向用户设备的垂直波 束的下倾角的方法进行描述。示例性的，W基站10调整指向用户设备21的垂直波束的下 倾角为例进行描述。该基站10配置有的2维平板天线阵列包括多个垂直天线端口。
[0042] 在步骤301中，基站10 W基准下倾角权重w"( Θ )对待发送下行数据进行加权处理 后发送至用户设备21。此外，基站10还通过多个垂直天线端口发送参考信号，例如CSI-RS 至该用户设备21。需要注意的是，参考信号的发送不需要W下倾角权重对其进行加权处理。
[0043] 其中，基准下倾角权重，
η = 1，. . .，N，Θ为基准下倾 角，η为基站10的垂直天线单元的索引，Ν为基站10的垂直天线单元的数目，d为基站10 的垂直天线单元的间距，λ为波长。
[0044] 用户设备21接收到来自基站10的参考信号后，在步骤302中，其基于接收到的该 参考信号，测量下行矩阵信道（下文中称为"原始信道"=比h<i,幻，...，hw, U，. . hw, W]，并计算该原始信道的功率P。
[0045] 其中，
是每根用户设备天线看到的矢量信道，Μ为基站10的水平 天线单元的数目，Ν为基站10的垂直天线单元的数目，R为用户设备21的天线数目。
[0046] 原始信道的功率（也即矩阵归一化）可W表示为
[0047] Ρ = I IHrx(mxn) I I °
[0048] 然后，在步骤303中，用户设备21 W K个备选下倾角权重+ A冷)分别对原始 信道Hrx(mxn)进行加权处理，W分别获得K个等效信道听Χ(ΜΧΝ)=比k(i,i)，hk(i,2)，…，hk(M, ?，···h'Vw]，并分别计算该Κ个等效信道的功率Pk。
[0049] 其中K个等效信道中的第k个等效信道的基本矢量信道为
，Θ为基准下倾角，梦为调整步长，为下倾角调整量， 喪-±3,，，',，±鲁，K+1为下倾角调整量的数目，
[0050] K个等效信道的功率（也即矩阵归一化）可W表示为
[00引]Pk - I Η RX (MXN) I I。
[00間在一个例子中，假设Κ二2,那么，第一等效信道ΗΛχ(μχν)二比"(1,1)，h+i(i，2)，…， …ΙΛμ,Ν)]，其 4
巧功率 Ρ+1 二 I |ΗΛχ(ΜΧΝ)Ι I ;第二等效信道 Η RX (ΜΧΝ)-比（1，1)，h (1，到，…，h (Μ，ι)，…h (Μ，Ν)]，其4
其功率 - Η Rx(MXN) 。
[0053] 可W理解的是，在用户设备21侦U，由于需要获得K个备选下倾角权重1?(沒+免與) 从而获得K个等效信道，因此，基站10需要将基准下倾角Θ发送至该用户设备21，例 女口，基站10可W通过RRC信令将下倾角Θ发送至用户设备21。此外，基站10还可W 通过例如RRC信令广播其垂直天线单元的间距d W及广播/单播调整步长祭。基于 基准下倾角Θ，垂直天线单元的间距d和调整步长f等参数，用户设备21根据公式
即可计算得K个备选下倾角权重从而获得K个等效信 道。当然，如果在基站和各个用户设备之间预先设定好垂直天线单元的间距d和调整步长 皆，郝么，基站10就无需再发送送两个参数至用户设备。
[0054] 随后，在步骤304中，用户设备21比较原始信道的功率P W及K个等效信道的功 率Pk，并将其中最大功率所对应的下倾角调整索引反馈至基站10。例如，用户设备21可w 经由物理上行控制信道（PUCCH)将下倾角调整索引反馈至基站10。该下倾角调整索引用于 指示下倾角调整量。
[0055] 需要说明的是，用户设备21处所使用的下倾角调整索引的比特数可W由基站和 用户设备之间预先设定好，或者也可W由基站通过例如RRC信令发送给用户设备。基于该 下倾角调整索引的比特数，用户设备21可W确定K的大小。例如，当下倾角调整索引的比 特数为3比特，其可W指示8个不同的对象，去除指示基准下倾角Θ本身（也即指示无需 调整下倾角）之外，还能够指示至多7个对象，因此可W将K取值为6,送样3比特的下倾 角调整索引能够指示包括准下倾角Θ本身在内的所有7种下倾角调整量±^ ; ±2與和 出3梦。
[0056] 用户设备21接收到来自基站10的下倾角调整索引后，在步骤305中，基于该下倾 角调整索引，从下倾角集合{巧，食牛中获取更新后的基准下倾角。
[0057] 例如，当Κ = 2时，下倾角集合为巧+ A 6…，郝么，用户设备21比较原始 信道的功率P，第一等效信道的功率P+1和第二等效信道的功率P 1的大小，并基于下式，确 定并反馈下倾角调整索引b
[0058]
[ 0059] 其中Pm。、是原始信道的功率P、第一等效信道的功率P+1和第二等效信道的功率P 1 中的最大值。也就是说，当比较结果为第一等效信道的功率P+1最大时，郝么反馈的下倾角 调整索引b为01，用于指示下倾角调整量为+巧；当比较结果为第二等效信道的功率Pi最 大时，郝么反馈的下倾角调整索引b为10,用于指示下倾角调整量为…释；当比较结果为原 始信道的功率P最大时，郝么反馈的下倾角调整索引b为00,用于指示下倾角调整量为0。 可W理解的是，在该例子中，下倾角调整索引b的比特数为2,其至多能指示4种调整量，因 此K = 2。
[0060] 基站10根据反馈的下倾角调整索引b，基于下式，获取更新后的基准下倾角Θ'
[0061]
[0062] 其中0m。、和0mi。分别为预定最大可允许下倾角和预定最小可允许下倾角。
[0063] 假设用户设备21处的比较结果为第一等效信道的功率P+1最大，郝么用户设备21 反馈下倾角调整索引01至基站10,用于指示下倾角调整量为+资。基站10根据该下倾角 调整索引01，即可知晓更新的基准下倾角Θ '为Θ+Δ Θ和0m。、中的较小值。
[0064] 在基站10获取了更新的基准下倾角后，其W更新的基准下倾角权重对待之后的 待发送下行数据进行加权处理后进行发送。同时，上述步骤301至305被继续循环执行直 至预定条件得到满足。
[0065] 该预定条件得到满足可W是例如基站10中的调度器决定停止循环，在此情形下， 基站10可W发送指示消息至用户设备21，用于指示用户设备21停止循环。又例如，基站 10和用户设备21中的计时器同时进行计时，当预定时长到达时，则停止循环。
[0066] 通过上述方法，可W逐渐逼近对应于该用户设备的基站垂直天线的下倾角。
[0067] 需要说明的是，本发明各实施例中基站10侧的垂直天线端口可W重用已有的水 平天线端口，也可W新定义垂直天线端口。例如，当垂直天线端口的数目分别为1，2,4,8 时，其可分别使用 P = 23, P = 23,24, p = 23，一,26 和 p = 23，…，30。
[0068] 可W理解的是，为了获取参考信号，对于每个用户设备，基站需要配置两组天线端 口，一组用于传统的水平参考信号，另一组用于垂直参考信号。对于具有多线程信道测量能 力的用户设备，例如TM10用户设备，可W通过为每个用户设备配置两个并行的参考信号线 程来实现上述配置。例如，基站可W为水平参考信号测量分配多个逻辑端口，同时为垂直参 考信号测量分配另外多个逻辑端口。而对于不具备多线程信道测量能力的用户设备，可W 通过周期性地在水平参考信号和垂直参考信号的传输之间进行切换来实现两种测量的配 置。送种切换对于用户设备而言是透明的。
[0069] 在一个或多个示例性设计中，可W用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现本 申请所述的功能。如果用软件来实现，则可W将所述功能作为一个或多个指令或代码存储 在计算机可读介质上，或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码来传输。计算 机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括有助于计算机程序从一个 地方传递到另一个地方的任意介质。存储介质可W是通用或专用计算机可访问的任意可用 介质。送种计算机可读介质可W包括，例如但不限于，^1、301、66?1?01八0-1?01或其它光盘 存储设备、磁盘存储设备或其它磁存储设备，或者可用于W通用或专用计算机或者通用或 专用处理器可访问的指令或数据结构的形式来携带或存储希望的程序代码模块的任意其 它介质。并且，任意连接也可W被称为是计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、 光纤光缆、双绞线、数字用户线值SL)或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术来从网 站、服务器或其它远程源传输的，郝么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、D化或诸如红外线、无线 电和微波之类的无线技术也包括在介质的定义中。
[0070] 可W用通用处理器、数字信号处理器值SP)、专用集成电路（ASIC)、现场可编程口 阵列（FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立口或者晶体管逻辑、分立硬件组件或用于执行本 文所述的功能的任意组合来实现或执行结合本公开所描述的各种示例性的逻辑块、模块和 电路。通用处理器可W是微处理器，或者，处理器也可W是任何常规的处理器、控制器、微控 制器或者状态机。处理器也可W实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多 个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种结构。
[0071] 本领域普通技术人员还应当理解，结合本申请的实施例描述的各种示例性的逻辑 块、模块、电路和算法步骤可W实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地表 示硬件和软件之间的送种可互换性，上文对各种示例性的部件、块、模块、电路和步骤均围 绕其功能进行了一般性描述。至于送种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的 应用和施加在整个系统上的设计约束条件。本领域技术人员可w针对每种特定应用，w变 通的方式实现所描述的功能，但是，送种实现决策不应解释为背离本发明的保护范围。
[0072] 本公开的W上描述用于使本领域的任何普通技术人员能够实现或使用本发明。对 于本领域普通技术人员来说，本公开的各种修改都是显而易见的，并且本文定义的一般性 原理也可W在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下应用于其它变形。因此，本发明并 不限于本文所述的实例和设计，而是与本文公开的原理和新颖性特性的最广范围相一致。
【主权项】
1. 一种在多输入多输出通信系统的基站中用于调整指向用户设备的垂直波束的下倾 角的方法，所述基站配置有2维平板天线阵列，所述2维平板天线阵列包括多个垂直天线端 口，所述方法包括以下步骤： A.以基准下倾角权重wn(0)对待发送下行数据进行加权处理后发送至用户设备，以 及通过所述多个垂直天线端口发送参考信号至所述用户设备，其中所述基准下倾角权重η = 1，...，Ν，Θ为基准下倾角，n为所述基站的垂直天线单 元的索引，N为所述基站的垂直天线单元的数目，d为所述基站的垂直天线单元的间距，λ 为波长； Β.接收来自所述用户设备的下倾角调整索引，所述下倾角调整索引用于指示下倾角调 整量； C.基于所述下倾角调整索引，从下倾角集合，中获取更新后的基准下倾 角，并循环执行步骤A-C直至预定条件得到满足，其中f为调整步长，免#为下倾角调整量，K+1为下倾角调整量的数目； 其中所述步骤B之前还包括： -发送所述基准下倾角Θ至所述用户设备。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B之前还包括以下步骤： -发送所述基站的垂直天线单元的间距d至所述用户设备。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B之前还包括以下步骤： -发送所述调整步长穸至所述用户设备。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B之前还包括： -将所述下倾角调整索引的比特数发送至所述用户设备。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当K = 2时，所述下倾角集合为其中所述步骤C包括： -根据所述下倾角调整索引，基于下式，获取所述更新后的基准下倾角Θ '其 中b为所述下倾角调整索引，0_和θ_分别为预定最大可允许下倾角和预定最小 可允许下倾角。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定条件得到满足包括以下任一项： -所述基站决定停止循环； -预定时长到达。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述预定条件得到满足为所述基站决 定停止循环时，所述方法还包括以下步骤： -发送指示消息至所述用户设备，所指示消息用于指示所述用户设备停止循环。8. -种在多输入多输出通信系统的用户设备中用于辅助基站调整指向所述用户设备 的垂直波束的下倾角的方法，所述基站配置有2维平板天线阵列，所述2维平板天线阵列包 括多个垂直天线端口，所述方法包括以下步骤： a. 接收来自基站的经由所述多个垂直天线端口发送的参考信号； b. 基于接收到的所述参考信号，测量下行矩阵信道ΗκχαιΧΝ) = [h_，hu,2)，...，^ 1}，. . h% N)]，并计算测量到的所述信道的功率P，其中是每根用户设备天线看 到的矢量信道； c. 以K个备选下倾角权重丨分别对所述信道 Hrx (MXN) 进行加权处理，以 分别获得K个等效信道HkRXftlXN)= th (1,1) ? h (1>2) ?…，h (m，d， ???hVN)]，并分别计算所 述κ个等效信道的功率Pk ;其中所述κ个等效信道中的第k个等效信道的基本矢量信道 为> Θ为基准下倾角，η = 1，...，Ν，η为所述基站的垂直天线单元的索引，N为所述基站的垂直天线单元的数目， d为所述基站的垂直天线单元的间距，λ为波长，炉为调整步长，为下倾角调整量，Κ+1为下倾角调整量的数目，M为所述基站的水平天线单元的数目，R为 所述用户设备的天线数目； d. 比较测量到的所述信道的功率P以及所述K个等效信道的功率Pk，并将其中最大功 率所对应的下倾角调整索引反馈至所述基站，并且循环执行步骤a-d直至预定条件得到满 足，其中所述下倾角调整索引用于指示下倾角调整量； 其中所述方法还包括以下步骤： -接收来自所述基站的所述基准下倾角Θ。9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤： -接收来自所述基站的所述垂直天线单元的间距d。10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤： -接收来自所述基站的所述调整步长f *11. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤： -接收来自所述基站的所述下倾角调整索引的比特数； 其中K的大小基于所述下倾角调整索引的比特数确定。12. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述当K = 2时，所述步骤d包括： -基于下式，确定所述下倾角调整索引b其中P_是测量到的所述信道的功率P、第一等效信道的功率P+1和第二等效信道的功 率？ i中的最大值。13. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预定条件得到满足包括以下任一 项： -接收到来自所述基站的指示消息，所述指示消息用于指示所述用户设备停止循环； -预定时长到达。14. 一种在多输入多输出通信系统的基站中用于调整指向用户设备的垂直波束的下倾 角的装置，所述基站配置有2维平板天线阵列，所述2维平板天线阵列包括多个垂直天线端 口，所述装置包括： 第一发送单元，用于以基准下倾角权重wn( Θ )对待发送下行数据进行加权处理后发送 至用户设备，以及通过所述多个垂直天线端口发送参考信号至所述用户设备，其中所述基 准下倾角权重η = 1，. . .，Ν，Θ为基准下倾角，n为所述基站 的垂直天线单元的索引，N为所述基站的垂直天线单元的数目，d为所述基站的垂直天线单 元的间距，λ为波长； 第一接收单元，用于接收来自所述用户设备的下倾角调整索引，所述下倾角调整索引 用于指示下倾角调整量； 更新单元，用于基于所述下倾角调整索引，从下倾角集合中获取更新后 的基准下倾角，其中臀为调整步长，为下倾角调整量，K+1为下倾角 调整量的数目； 所述第一发送单元，所述第一接收单元和所述更新单元循环执行直至预定条件得到满 足； 其中所述第一发送单元还用于：发送所述基准下倾角Θ至所述用户设备。15. -种在多输入多输出通信系统的用户设备中用于辅助基站调整指向所述用户设备 的垂直波束的下倾角的装置，所述基站配置有2维平板天线阵列，所述2维平板天线阵列包 括多个垂直天线端口，所述装置包括： 第二接收单元，用于接收来自基站的经由所述多个垂直天线端口发送的参考信号； 处理单元，用于基于接收到的所述参考信号，测量下行矩阵信道HRXftlXN) = [hu>1)， hu,2)，...，..h(M,n)]，并计算测量到的所述信道的功率P，其中是 每根用户设备天线看到的矢量信道；以及以K个备选下倾角权重+ 分别对所 述信道Hr X (MXN) 进行加权处理，以分别获得K个等效信道 H RX (MXN)- [h (i,i)，h (u)，…， ΙΛμι，…1ΛΜ,Ν)]，并分别计算所述K个等效信道的功率Pk;其中所述K个等效信道中 的第k个等效信道的基本矢量信道为Θ为基准下倾角，η = 1, ..., N, η为所述基站的垂直天线单元的索弓丨，N为所 述基站的垂直天线单元的数目，d为所述基站的垂直天线单元的间距，λ为波长，f为调整 步长，为下倾角调整量，K+1为下倾角调整量的数目，M为所述基站的 水平天线单元的数目，R为所述用户设备的天线数目； 比较单元，用于比较测量到的所述信道的功率P以及所述K个等效信道的功率Pk ; 第二发送单元，用于将比较结果中最大功率所对应的下倾角调整索引反馈至所述基 站，其中所述下倾角调整索引用于指示下倾角调整量； 所述第二接收单元，所述处理单元，所述比较单元和所述第二发送单元循环执行直至 预定条件得到满足； 其中所述第二接收单元还用于：接收来自所述基站的所述基准下倾角Θ。
【专利摘要】本发明提供了在MIMO系统中调整指向UE的垂直波束的下倾角的方案。具体地，基站以基准下倾角权重wn(θ)对待发送下行数据进行加权处理后发送至UE，以及通过多个垂直天线端口发送参考信号至该UE；UE接收到参考信号后，测量下行矩阵信道HR×(M×N)＝[h(1，1)，h（1,2)，...，h(M，1)，..h(M，N)]，并计算测量到的该信道的功率P；然后，UE以K个备选下倾角权重分别对信道HR×(M×N)进行加权处理，以分别获得K个等效信道HkR×(M×N)＝[hk(1，1)，hk(1，2)，…，hk(M，1)，…hk(M，N)]，并分别计算该K个等效信道的功率Pk；接着，UE比较测量到的信道的功率P以及该K个等效信道的功率Pk，并将其中最大功率所对应的用于指示下倾角调整量的下倾角调整索引反馈至基站；基站接收到下倾角调整索引后；基于该下倾角调整索引，从下倾角集合中获取更新后的基准下倾角。上述步骤循环执行直至预定条件得到满足。
【IPC分类】H04W16/28
【公开号】CN105491581
【申请号】CN201410468105
【发明人】罗庆霖, 李楠, 张闽
【申请人】上海贝尔股份有限公司, 阿尔卡特朗讯
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月15日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信系统，尤其涉及在多输入多输出（ΜΙΜΟ)系统中调整指向用户设 备的垂直波束的下倾角的方法和装置。
【背景技术】
[0002] LTE Rel-8的ΜΙΜΟ及随后Re^lO和Re^ll的ΜΙΜΟ增加被设计为支持在基站侧 仅在方位角维度上具有自适应能力的天线配置。最近，通过使用具有2维天线结构（其提 供在俯仰角维度和方位角维度上的自适应控制）的天线系统来改进系统性能已引起广泛 关注。对于俯仰角维度的额外控制使得多种策略，例如垂直波束成形成为可能。
[0003] 垂直波束成形（VB巧期望能够增加由用户设备扣巧看到的SINR统计，其通过把 垂直方向天线图谱指向用户设备的方向同时减少对相邻小区的干扰，由此将俯仰角方向的 传输能量转向。3GPP RAN 1已经决定在LTE Re^l3中继续VBF的研究，其旨在确定支持多 达8根发射天线端口的肥专用VBF方案。
【发明内容】
[0004] 在LTE/LTE-A系统中，仅能够通过将天线阵列物理地向下倾斜一个小角度来实现 俯仰角维度的能量转向，从而将能量更多地集中于服务小区并且减少对相邻小区的干扰。 下倾角由小区中的基站的高层来半静态地调整，从而适应整个覆盖范围需求的变化，如图1 中所示。
[0005] 现有的小区专用下倾角的方案的显著缺陷在于波束不能W用户专用的方式在俯 仰角维度动态地被转向。送意味着基站无法针对每个肥的瞬时信道状态在俯仰角维度转 向能量，并且不得不在小区的所有UE中进行折中，因此，系统潜在的性能无法完全被开发。 [000引因此，有必要提供一种肥专用的VBF方案。
[0007] 根据本发明的一个方面，在一个实施例中，提供了一种在多输入多输出通信系统 的基站中用于调整指向用户设备的垂直波束的下倾角的方法，所述基站配置有2维平板天 线阵列，所述2维平板天线阵列包括多个垂直天线端口，所述方法包括W下步骤：
[0008] A. W基准下倾角权重*。（ Θ )对待发送下行数据进行加权处理后发送至用户设备， W及通过所述多个垂直天线端口发送参考信号至所述用户设备，其中所述基准下倾角权重
η = 1，...，N，Θ为基准下倾角，η为所述基站的垂直天线单 元的索引，Ν为所述基站的垂直天线单元的数目，d为所述基站的垂直天线单元的间距，λ 为波长；
[0009] Β.接收来自所述用户设备的下倾角调整索引，所述下倾角调整索引用于指示下倾 角调整量；
[0010] C.基于所述下倾角调整索引，从下倾角集合1?按牛惡群}中获取更新后的基准下 倾角，并循环执行步骤A-C直至预定条件得到满足，其中與为调整步长，杰f为下倾角调整 炎 量，出U…，主*；^ , K+1为下倾角调整量的数目； 占
[0011] 其中所述步骤B之前还包括：
[0012] -发送所述基准下倾角Θ至所述用户设备。
[0013] 根据本发明的另一个方面，在一个实施例中，提供了一种在多输入多输出通信系 统的用户设备中用于辅助基站调整指向所述用户设备的垂直波束的下倾角的方法，所述基 站配置有2维平板天线阵列，所述2维平板天线阵列包括多个垂直天线端口，所述方法包括 W下步骤：
[0014] a.接收来自基站的经由所述多个垂直天线端口发送的参考信号；
[001引b.基于接收到的所述参考信号，测J量下行矩阵信道HwmxW =比h<i,2>，...， ，. . hw,w]，并计算测量到的所述信道的功率P，其4
I每根用户设备天 线看到的矢量信道；
[001引 C. W K个备选下倾角权重梦夺&梦分别对所述信道Ηκχ巾X巾进行加权处理， ^分别获得1(个等效信道听^曲^^=比*\1,1)，1^1,2)，'"，}1'^1)，'"}1'^,)]，并分别计算 所述Κ个等效道的功率Pk ;其中所述Κ个等效信道中的第k个等效信道的基本矢量信道 为
，Θ为基准下倾角，
η = 1，...，Ν，η为所述基站的垂直天线单元的索引，Ν为所述基站的垂直天线单元的数目， d为所述基站的垂直天线单元的间距，λ为波长，攀为调整步长，免巧为下倾角调整量， 占二-生i，…，主~，Κ+1为下倾角调整量的数目，Μ为所述基站的水平天线单元的数目，R为 2、 所述用户设备的天线数目；
[0017] d.比较测量到的所述信道的功率Ρ W及所述Κ个等效信道的功率Pk，并将其中最 大功率所对应的下倾角调整索引反馈至所述基站，并且循环执行步骤a-d直至预定条件得 到满足，其中所述下倾角调整索引用于指示下倾角调整量；
[0018] 其中所述方法还包括W下步骤：
[0019] -接收来自所述基站的所述基准下倾角Θ。
[0020] 根据本发明的另一个方面，在一个实施例中，提供了一种在多输入多输出通信系 统的基站中用于调整指向用户设备的垂直波束的下倾角的装置，所述基站配置有2维平板 天线阵列，所述2维平板天线阵列包括多个垂直天线端口，所述装置包括：
[0021] 第一发送单元，用于W基准下倾角权重*。（ Θ )对待发送下行数据进行加权处理后 发送至用户设备，w及通过所述多个垂直天线端口发送参考信号至所述用户设备，其中所 述基准下倾角权重
η = 1，. . .，N，Θ为基准下倾角，η为所述 基站的垂直天线单元的索引，Ν为所述基站的垂直天线单元的数目，d为所述基站的垂直天 线单元的间距，λ为波长；
[0022] 第一接收单元，用于接收来自所述用户设备的下倾角调整索引，所述下倾角调整 索引用于指示下倾角调整量；
[0023] 更新单元，用于基于所述下倾角调整索引，从下倾角集合巧牛兔擇}中获取更 新后的基准下倾角，其中舜为调整步长，表^为下倾角调整量，<1： == ±心"，出^，Κ+1为下 倾角调整量的数目；
[0024] 所述第一发送单元，所述第一接收单元和所述更新单元循环执行直至预定条件得 到满足；
[00巧]其中所述第一发送单元还用于；发送所述基准下倾角Θ至所述用户设备。
[0026] 根据本发明的另一个方面，在一个实施例中，提供了一种在多输入多输出通信系 统的用户设备中用于辅助基站调整指向所述用户设备的垂直波束的下倾角的装置，所述基 站配置有2维平板天线阵列，所述2维平板天线阵列包括多个垂直天线端口，所述装置包 括：
[0027] 第二接收单元，用于接收来自基站的经由所述多个垂直天线端口发送的参考信 号；
[0028] 处理单元，用于基于接收到的所述参考信号，测量下行矩阵信道HkxwxW =比α U，hu,2>，...，hw,u，..hw,J，并计算测量到的所述信道的功率Ρ，其中
是 每根用户设备天线看到的矢量信道；W及WK个备选下倾角权重資+玄^>)分别对所 述信道HkXWxn)进行加权处理，W分别获得K个等效信道听XWXN)=比k(l,r)，hk(i,2)，…， h*Vu，一ιΛμ,J，并分别计算所述K个等效 信道的功率Pk;其中所述K个等效信道中 的第k个等效信道的基本矢量信道为
，Θ为基准下倾角，
η = 1，...，N，n为所述基站的垂直天线单元的索引，N为所 述基站的垂直天线单元的数目，d为所述基站的垂直天线单元的间距，λ为波长，梦为调整 步长，为下倾角调整量，…，立^，ΚΗ为下倾角调整量的数目，Μ为所述基站 山 的水平天线单元的数目，R为所述用户设备的天线数目；
[0029] 比较单元，用于比较测量到的所述信道的功率P W及所述K个等效信道的功率Pk ;
[0030] 第二发送单元，用于将比较结果中最大功率所对应的下倾角调整索引反馈至所述 基站，其中所述下倾角调整索引用于指示下倾角调整量；
[0031] 所述第二接收单元，所述处理单元，所述比较单元和所述第二发送单元循环执行 直至预定条件得到满足；
[0032] 其中所述第二接收单元还用于：接收来自所述基站的所述基准下倾角Θ。
[0033] 本发明的各个方面将通过下文中的具体实施例的说明而更加清晰。
【附图说明】
[0034] 通过阅读参照W下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它 特征、目的和优点将会变得更加明显：
[0035] 图1示出了传统的水平波束成形方案的网络结构示意图；
[0036] 图2示出了根据本发明的一个实施例的垂直波束成形方案的网络结构示意图；
[0037] 图3示出了根据本发明的一个实施例的调整指向用户设备的垂直波束的下倾角 的方法流程图。
[003引在图中，相同或类似的附图标记表示相同或相对应的部件或特征。
【具体实施方式】
[0039] 下文中将对本发明的各实施例进行详细描述。
[0040] 图2的ΜΙΜΟ通信系统示出了基站10,用户设备21，22和23。基站10配置有2维平 板天线阵列，用于区分方位角方向（也即水平方向）的信号和俯仰角方向（也即垂直方向） 的信号，从而使能垂直波束成形。由此，每个用户设备21，22,23同时由水平波束（vBeam) 和垂直波束化Beam)所服务。可W理解的是，图2示出的ΜΙΜΟ通信系统仅是示例性的，而 非限制性的。系统中还可W包括其他网络设备，并且其中用户设备的个数不限于图示的数 画。
[0041] W下将参照图3并结合图2对本发明的一个实施例的调整指向用户设备的垂直波 束的下倾角的方法进行描述。示例性的，W基站10调整指向用户设备21的垂直波束的下 倾角为例进行描述。该基站10配置有的2维平板天线阵列包括多个垂直天线端口。
[0042] 在步骤301中，基站10 W基准下倾角权重w"( Θ )对待发送下行数据进行加权处理 后发送至用户设备21。此外，基站10还通过多个垂直天线端口发送参考信号，例如CSI-RS 至该用户设备21。需要注意的是，参考信号的发送不需要W下倾角权重对其进行加权处理。
[0043] 其中，基准下倾角权重，
η = 1，. . .，N，Θ为基准下倾 角，η为基站10的垂直天线单元的索引，Ν为基站10的垂直天线单元的数目，d为基站10 的垂直天线单元的间距，λ为波长。
[0044] 用户设备21接收到来自基站10的参考信号后，在步骤302中，其基于接收到的该 参考信号，测量下行矩阵信道（下文中称为"原始信道"=比h<i,幻，...，hw, U，. . hw, W]，并计算该原始信道的功率P。
[0045] 其中，
是每根用户设备天线看到的矢量信道，Μ为基站10的水平 天线单元的数目，Ν为基站10的垂直天线单元的数目，R为用户设备21的天线数目。
[0046] 原始信道的功率（也即矩阵归一化）可W表示为
[0047] Ρ = I IHrx(mxn) I I °
[0048] 然后，在步骤303中，用户设备21 W K个备选下倾角权重+ A冷)分别对原始 信道Hrx(mxn)进行加权处理，W分别获得K个等效信道听Χ(ΜΧΝ)=比k(i,i)，hk(i,2)，…，hk(M, ?，···h'Vw]，并分别计算该Κ个等效信道的功率Pk。
[0049] 其中K个等效信道中的第k个等效信道的基本矢量信道为
，Θ为基准下倾角，梦为调整步长，为下倾角调整量， 喪-±3,，，',，±鲁，K+1为下倾角调整量的数目，
[0050] K个等效信道的功率（也即矩阵归一化）可W表示为
[00引]Pk - I Η RX (MXN) I I。
[00間在一个例子中，假设Κ二2,那么，第一等效信道ΗΛχ(μχν)二比"(1,1)，h+i(i，2)，…， …ΙΛμ,Ν)]，其 4
巧功率 Ρ+1 二 I |ΗΛχ(ΜΧΝ)Ι I ;第二等效信道 Η RX (ΜΧΝ)-比（1，1)，h (1，到，…，h (Μ，ι)，…h (Μ，Ν)]，其4
其功率 - Η Rx(MXN) 。
[0053] 可W理解的是，在用户设备21侦U，由于需要获得K个备选下倾角权重1?(沒+免與) 从而获得K个等效信道，因此，基站10需要将基准下倾角Θ发送至该用户设备21，例 女口，基站10可W通过RRC信令将下倾角Θ发送至用户设备21。此外，基站10还可W 通过例如RRC信令广播其垂直天线单元的间距d W及广播/单播调整步长祭。基于 基准下倾角Θ，垂直天线单元的间距d和调整步长f等参数，用户设备21根据公式
即可计算得K个备选下倾角权重从而获得K个等效信 道。当然，如果在基站和各个用户设备之间预先设定好垂直天线单元的间距d和调整步长 皆，郝么，基站10就无需再发送送两个参数至用户设备。
[0054] 随后，在步骤304中，用户设备21比较原始信道的功率P W及K个等效信道的功 率Pk，并将其中最大功率所对应的下倾角调整索引反馈至基站10。例如，用户设备21可w 经由物理上行控制信道（PUCCH)将下倾角调整索引反馈至基站10。该下倾角调整索引用于 指示下倾角调整量。
[0055] 需要说明的是，用户设备21处所使用的下倾角调整索引的比特数可W由基站和 用户设备之间预先设定好，或者也可W由基站通过例如RRC信令发送给用户设备。基于该 下倾角调整索引的比特数，用户设备21可W确定K的大小。例如，当下倾角调整索引的比 特数为3比特，其可W指示8个不同的对象，去除指示基准下倾角Θ本身（也即指示无需 调整下倾角）之外，还能够指示至多7个对象，因此可W将K取值为6,送样3比特的下倾 角调整索引能够指示包括准下倾角Θ本身在内的所有7种下倾角调整量±^ ; ±2與和 出3梦。
[0056] 用户设备21接收到来自基站10的下倾角调整索引后，在步骤305中，基于该下倾 角调整索引，从下倾角集合{巧，食牛中获取更新后的基准下倾角。
[0057] 例如，当Κ = 2时，下倾角集合为巧+ A 6…，郝么，用户设备21比较原始 信道的功率P，第一等效信道的功率P+1和第二等效信道的功率P 1的大小，并基于下式，确 定并反馈下倾角调整索引b
[0058]
[ 0059] 其中Pm。、是原始信道的功率P、第一等效信道的功率P+1和第二等效信道的功率P 1 中的最大值。也就是说，当比较结果为第一等效信道的功率P+1最大时，郝么反馈的下倾角 调整索引b为01，用于指示下倾角调整量为+巧；当比较结果为第二等效信道的功率Pi最 大时，郝么反馈的下倾角调整索引b为10,用于指示下倾角调整量为…释；当比较结果为原 始信道的功率P最大时，郝么反馈的下倾角调整索引b为00,用于指示下倾角调整量为0。 可W理解的是，在该例子中，下倾角调整索引b的比特数为2,其至多能指示4种调整量，因 此K = 2。
[0060] 基站10根据反馈的下倾角调整索引b，基于下式，获取更新后的基准下倾角Θ'
[0061]
[0062] 其中0m。、和0mi。分别为预定最大可允许下倾角和预定最小可允许下倾角。
[0063] 假设用户设备21处的比较结果为第一等效信道的功率P+1最大，郝么用户设备21 反馈下倾角调整索引01至基站10,用于指示下倾角调整量为+资。基站10根据该下倾角 调整索引01，即可知晓更新的基准下倾角Θ '为Θ+Δ Θ和0m。、中的较小值。
[0064] 在基站10获取了更新的基准下倾角后，其W更新的基准下倾角权重对待之后的 待发送下行数据进行加权处理后进行发送。同时，上述步骤301至305被继续循环执行直 至预定条件得到满足。
[0065] 该预定条件得到满足可W是例如基站10中的调度器决定停止循环，在此情形下， 基站10可W发送指示消息至用户设备21，用于指示用户设备21停止循环。又例如，基站 10和用户设备21中的计时器同时进行计时，当预定时长到达时，则停止循环。
[0066] 通过上述方法，可W逐渐逼近对应于该用户设备的基站垂直天线的下倾角。
[0067] 需要说明的是，本发明各实施例中基站10侧的垂直天线端口可W重用已有的水 平天线端口，也可W新定义垂直天线端口。例如，当垂直天线端口的数目分别为1，2,4,8 时，其可分别使用 P = 23, P = 23,24, p = 23，一,26 和 p = 23，…，30。
[0068] 可W理解的是，为了获取参考信号，对于每个用户设备，基站需要配置两组天线端 口，一组用于传统的水平参考信号，另一组用于垂直参考信号。对于具有多线程信道测量能 力的用户设备，例如TM10用户设备，可W通过为每个用户设备配置两个并行的参考信号线 程来实现上述配置。例如，基站可W为水平参考信号测量分配多个逻辑端口，同时为垂直参 考信号测量分配另外多个逻辑端口。而对于不具备多线程信道测量能力的用户设备，可W 通过周期性地在水平参考信号和垂直参考信号的传输之间进行切换来实现两种测量的配 置。送种切换对于用户设备而言是透明的。
[0069] 在一个或多个示例性设计中，可W用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现本 申请所述的功能。如果用软件来实现，则可W将所述功能作为一个或多个指令或代码存储 在计算机可读介质上，或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码来传输。计算 机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括有助于计算机程序从一个 地方传递到另一个地方的任意介质。存储介质可W是通用或专用计算机可访问的任意可用 介质。送种计算机可读介质可W包括，例如但不限于，^1、301、66?1?01八0-1?01或其它光盘 存储设备、磁盘存储设备或其它磁存储设备，或者可用于W通用或专用计算机或者通用或 专用处理器可访问的指令或数据结构的形式来携带或存储希望的程序代码模块的任意其 它介质。并且，任意连接也可W被称为是计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、 光纤光缆、双绞线、数字用户线值SL)或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术来从网 站、服务器或其它远程源传输的，郝么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、D化或诸如红外线、无线 电和微波之类的无线技术也包括在介质的定义中。
[0070] 可W用通用处理器、数字信号处理器值SP)、专用集成电路（ASIC)、现场可编程口 阵列（FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立口或者晶体管逻辑、分立硬件组件或用于执行本 文所述的功能的任意组合来实现或执行结合本公开所描述的各种示例性的逻辑块、模块和 电路。通用处理器可W是微处理器，或者，处理器也可W是任何常规的处理器、控制器、微控 制器或者状态机。处理器也可W实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多 个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种结构。
[0071] 本领域普通技术人员还应当理解，结合本申请的实施例描述的各种示例性的逻辑 块、模块、电路和算法步骤可W实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地表 示硬件和软件之间的送种可互换性，上文对各种示例性的部件、块、模块、电路和步骤均围 绕其功能进行了一般性描述。至于送种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的 应用和施加在整个系统上的设计约束条件。本领域技术人员可w针对每种特定应用，w变 通的方式实现所描述的功能，但是，送种实现决策不应解释为背离本发明的保护范围。
[0072] 本公开的W上描述用于使本领域的任何普通技术人员能够实现或使用本发明。对 于本领域普通技术人员来说，本公开的各种修改都是显而易见的，并且本文定义的一般性 原理也可W在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下应用于其它变形。因此，本发明并 不限于本文所述的实例和设计，而是与本文公开的原理和新颖性特性的最广范围相一致。
【主权项】
1. 一种在多输入多输出通信系统的基站中用于调整指向用户设备的垂直波束的下倾 角的方法，所述基站配置有2维平板天线阵列，所述2维平板天线阵列包括多个垂直天线端 口，所述方法包括以下步骤： A.以基准下倾角权重wn(0)对待发送下行数据进行加权处理后发送至用户设备，以 及通过所述多个垂直天线端口发送参考信号至所述用户设备，其中所述基准下倾角权重η = 1，...，Ν，Θ为基准下倾角，n为所述基站的垂直天线单 元的索引，N为所述基站的垂直天线单元的数目，d为所述基站的垂直天线单元的间距，λ 为波长； Β.接收来自所述用户设备的下倾角调整索引，所述下倾角调整索引用于指示下倾角调 整量； C.基于所述下倾角调整索引，从下倾角集合，中获取更新后的基准下倾 角，并循环执行步骤A-C直至预定条件得到满足，其中f为调整步长，免#为下倾角调整量，K+1为下倾角调整量的数目； 其中所述步骤B之前还包括： -发送所述基准下倾角Θ至所述用户设备。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B之前还包括以下步骤： -发送所述基站的垂直天线单元的间距d至所述用户设备。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B之前还包括以下步骤： -发送所述调整步长穸至所述用户设备。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B之前还包括： -将所述下倾角调整索引的比特数发送至所述用户设备。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当K = 2时，所述下倾角集合为其中所述步骤C包括： -根据所述下倾角调整索引，基于下式，获取所述更新后的基准下倾角Θ '其 中b为所述下倾角调整索引，0_和θ_分别为预定最大可允许下倾角和预定最小 可允许下倾角。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定条件得到满足包括以下任一项： -所述基站决定停止循环； -预定时长到达。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述预定条件得到满足为所述基站决 定停止循环时，所述方法还包括以下步骤： -发送指示消息至所述用户设备，所指示消息用于指示所述用户设备停止循环。8. -种在多输入多输出通信系统的用户设备中用于辅助基站调整指向所述用户设备 的垂直波束的下倾角的方法，所述基站配置有2维平板天线阵列，所述2维平板天线阵列包 括多个垂直天线端口，所述方法包括以下步骤： a. 接收来自基站的经由所述多个垂直天线端口发送的参考信号； b. 基于接收到的所述参考信号，测量下行矩阵信道ΗκχαιΧΝ) = [h_，hu,2)，...，^ 1}，. . h% N)]，并计算测量到的所述信道的功率P，其中是每根用户设备天线看 到的矢量信道； c. 以K个备选下倾角权重丨分别对所述信道 Hrx (MXN) 进行加权处理，以 分别获得K个等效信道HkRXftlXN)= th (1,1) ? h (1>2) ?…，h (m，d， ???hVN)]，并分别计算所 述κ个等效信道的功率Pk ;其中所述κ个等效信道中的第k个等效信道的基本矢量信道 为> Θ为基准下倾角，η = 1，...，Ν，η为所述基站的垂直天线单元的索引，N为所述基站的垂直天线单元的数目， d为所述基站的垂直天线单元的间距，λ为波长，炉为调整步长，为下倾角调整量，Κ+1为下倾角调整量的数目，M为所述基站的水平天线单元的数目，R为 所述用户设备的天线数目； d. 比较测量到的所述信道的功率P以及所述K个等效信道的功率Pk，并将其中最大功 率所对应的下倾角调整索引反馈至所述基站，并且循环执行步骤a-d直至预定条件得到满 足，其中所述下倾角调整索引用于指示下倾角调整量； 其中所述方法还包括以下步骤： -接收来自所述基站的所述基准下倾角Θ。9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤： -接收来自所述基站的所述垂直天线单元的间距d。10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤： -接收来自所述基站的所述调整步长f *11. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤： -接收来自所述基站的所述下倾角调整索引的比特数； 其中K的大小基于所述下倾角调整索引的比特数确定。12. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述当K = 2时，所述步骤d包括： -基于下式，确定所述下倾角调整索引b其中P_是测量到的所述信道的功率P、第一等效信道的功率P+1和第二等效信道的功 率？ i中的最大值。13. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预定条件得到满足包括以下任一 项： -接收到来自所述基站的指示消息，所述指示消息用于指示所述用户设备停止循环； -预定时长到达。14. 一种在多输入多输出通信系统的基站中用于调整指向用户设备的垂直波束的下倾 角的装置，所述基站配置有2维平板天线阵列，所述2维平板天线阵列包括多个垂直天线端 口，所述装置包括： 第一发送单元，用于以基准下倾角权重wn( Θ )对待发送下行数据进行加权处理后发送 至用户设备，以及通过所述多个垂直天线端口发送参考信号至所述用户设备，其中所述基 准下倾角权重η = 1，. . .，Ν，Θ为基准下倾角，n为所述基站 的垂直天线单元的索引，N为所述基站的垂直天线单元的数目，d为所述基站的垂直天线单 元的间距，λ为波长； 第一接收单元，用于接收来自所述用户设备的下倾角调整索引，所述下倾角调整索引 用于指示下倾角调整量； 更新单元，用于基于所述下倾角调整索引，从下倾角集合中获取更新后 的基准下倾角，其中臀为调整步长，为下倾角调整量，K+1为下倾角 调整量的数目； 所述第一发送单元，所述第一接收单元和所述更新单元循环执行直至预定条件得到满 足； 其中所述第一发送单元还用于：发送所述基准下倾角Θ至所述用户设备。15. -种在多输入多输出通信系统的用户设备中用于辅助基站调整指向所述用户设备 的垂直波束的下倾角的装置，所述基站配置有2维平板天线阵列，所述2维平板天线阵列包 括多个垂直天线端口，所述装置包括： 第二接收单元，用于接收来自基站的经由所述多个垂直天线端口发送的参考信号； 处理单元，用于基于接收到的所述参考信号，测量下行矩阵信道HRXftlXN) = [hu>1)， hu,2)，...，..h(M,n)]，并计算测量到的所述信道的功率P，其中是 每根用户设备天线看到的矢量信道；以及以K个备选下倾角权重+ 分别对所 述信道Hr X (MXN) 进行加权处理，以分别获得K个等效信道 H RX (MXN)- [h (i,i)，h (u)，…， ΙΛμι，…1ΛΜ,Ν)]，并分别计算所述K个等效信道的功率Pk;其中所述K个等效信道中 的第k个等效信道的基本矢量信道为Θ为基准下倾角，η = 1, ..., N, η为所述基站的垂直天线单元的索弓丨，N为所 述基站的垂直天线单元的数目，d为所述基站的垂直天线单元的间距，λ为波长，f为调整 步长，为下倾角调整量，K+1为下倾角调整量的数目，M为所述基站的 水平天线单元的数目，R为所述用户设备的天线数目； 比较单元，用于比较测量到的所述信道的功率P以及所述K个等效信道的功率Pk ; 第二发送单元，用于将比较结果中最大功率所对应的下倾角调整索引反馈至所述基 站，其中所述下倾角调整索引用于指示下倾角调整量； 所述第二接收单元，所述处理单元，所述比较单元和所述第二发送单元循环执行直至 预定条件得到满足； 其中所述第二接收单元还用于：接收来自所述基站的所述基准下倾角Θ。
【专利摘要】本发明提供了在MIMO系统中调整指向UE的垂直波束的下倾角的方案。具体地，基站以基准下倾角权重wn(θ)对待发送下行数据进行加权处理后发送至UE，以及通过多个垂直天线端口发送参考信号至该UE；UE接收到参考信号后，测量下行矩阵信道HR×(M×N)＝[h(1，1)，h（1,2)，...，h(M，1)，..h(M，N)]，并计算测量到的该信道的功率P；然后，UE以K个备选下倾角权重分别对信道HR×(M×N)进行加权处理，以分别获得K个等效信道HkR×(M×N)＝[hk(1，1)，hk(1，2)，…，hk(M，1)，…hk(M，N)]，并分别计算该K个等效信道的功率Pk；接着，UE比较测量到的信道的功率P以及该K个等效信道的功率Pk，并将其中最大功率所对应的用于指示下倾角调整量的下倾角调整索引反馈至基站；基站接收到下倾角调整索引后；基于该下倾角调整索引，从下倾角集合中获取更新后的基准下倾角。上述步骤循环执行直至预定条件得到满足。
【IPC分类】H04W16/28
【公开号】CN105491581
【申请号】CN201410468105
【发明人】罗庆霖, 李楠, 张闽
【申请人】上海贝尔股份有限公司, 阿尔卡特朗讯
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月15日
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