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1. (WO2015176200) DISPOSITIF DE COMMUNICATION ET PROCÉDÉ DE COMMUNICATION
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一种通信设备和通信方法

技术领域

本发明涉及通信领域,特别涉及通信设备和通信方法。

背景技术

多输入多输出(Mul t ip le Input Mul t ip le Output , MIMO )技术已经被广泛地应用 在无线通信系统中来提高系统容量和保证小区的覆盖,如长期演进(Long Term Evo lut ion, LTE ) 系统的下行釆用了基于多天线的发送分集,开环 /闭环的空分复用和 基于解调参考信号(Demodula t ion Reference S igna l , DM-RS ) 的多流传输,其中基于 匪 -RS的多流传输是 LTE高级演进(LTE-A ) 系统以及后续系统的主要传输模式。

如图 1所示,基于匪 -RS的多流传输常用二维波束赋形,只能产生一个垂直方向的波 束。为了进一步提高多天线系统的性能,人们正在研究多个垂直方向的波束赋形方案, 具体如图 2所示。从而可以同时进行水平和垂直方向上的波束赋形,被称为三维波束赋 形。这样,相对于二维波束赋形,增加了一个垂直方向上的自由度,那么在同样的时频 资源上可以复用更多的用户,不同的用户通过垂直或水平方向上的波束来区分,提高资 源的利用率。

对于二维的天线配置方式,基站通常将垂直向的多个天线阵子虚拟加权为一个垂直 向天线端口(即一个射频通道, RF Cha in ) 来实现某个垂直方向上的波束,并通过该天 线端口对应的波束进行信号发送。将波束的下倾角设置为 12度,所述下倾角是指天线端 口对应的天线阵列所产生的波束的指向方向与水平方向的夹角。不同的天线阵列可形成 具有相同或不同下倾角的波束。比如,某一天线阵列形成指向第一下倾角的波束,其他 的天线阵列形成指向其他的相同或不同下倾角的波束。需要注意的是,每个天线端口对 应的波束是固定的,波束的方向、宽窄、能量的大小等参数也不能灵活调整。每个天线 阵列所形成的天线端口对应于固定的波束,所以针对某个场景设定了基站中各天线端口 所对应的波束之后,如果基站所在场景发生变化,则很难根据改变后的场景对天线阵列 进行相应的调整来改变各天线端口所对应的波束,增加了产品设计的复杂度和网络部署 的不灵活性。同样水平向也缺乏一种灵活调整波束方向,以适应不同场景的技术方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种通信设备及通信方法,能够灵活地对通信设备中的天线端 口进行设置。

根据本发明实施例的第一方面,提供一种通信设备。所述通信设备包括: 确定单元,用于确定 X个天线端口对应的第一驱动矩阵,所述第一驱动矩阵由才艮据 驱动备选矩阵集合得到的 T个驱动备选矩阵组成,所述 X个天线端口由所述第一驱动矩 阵形成,所述驱动备选矩阵集合包括 S个驱动备选矩阵,所述每个驱动备选矩阵包括 P 个子矩阵,其中, p小于等于 N, X小于 N , 所述 N为所述通信设备能够提供的天线端口 的最大数量,所述 N个天线端口由第二驱动矩阵形成,所述第二驱动矩阵根据所述 S个 驱动备选矩阵组成;上述 X、 T、 S、 P为自然数;

驱动单元,用于#>据所述第一驱动矩阵由所述 X个天线端口对应的天线阵列将所述 X个天线端口的信号发送出去。

可选地,所述确定单元居 N个天线端口的信道盾量测量结果确定所述 X个天线端 口;或,所述确定单元据设置的准则来确定所述 X个天线端口。

可选地,所述确定的第一驱动矩阵是半静态确定的,或者是动态确定的。

可选地,所述驱动备选矩阵包括下列矩阵中的任意一个,或者由下列矩阵的一个或 多个加权得到的矩阵中的任意一个:

(A 、 f o 、 ( 0

0 4 0

、0 j v 0

• · · , · · · I 4 )

( 、 f ' 0 r o

0 0

, ο J V o , 、


其中, 4为第 i个子矩阵, [1, Α] , 所述 i , k为自然数, T代表转置。

可选地,所述每个子矩阵对应一个下倾角。

可选地,所述确定单元用于确定 X个天线端口对应的第一驱动矩阵,包括: 用于使用至少一个选择矩阵从所述第二驱动矩阵中选择出所述第一驱动矩阵,所述 选择矩阵包括下列矩阵中的任意一个,或者包括下列矩阵的转置矩阵中的任意一个:


上述 ( = 1,...,^ 为 N行 1列的矩阵,该矩阵中第 i个元素为 1 , 其他元素为 0。 可选地,所述 X个天线端口的每个天线端口的第一驱动矩阵通过所述第二驱动矩阵 与所述选择矩阵相乘得到。

可选地,所述通信设备还包括:天线,用于发送信号;以及至少一个功率放大器, 所述功率放大器位于所述驱动单元和所述天线之间,用于对信号进行放大处理。

可选地,所述根据驱动备选矩阵集合中得到的 T个驱动备选矩阵,为从所述驱动备 选矩阵集合中选择出的 τ个驱动备选矩阵,或者为由所述驱动备选矩阵集合中选择出的 多个驱动备选矩阵加权得到的 τ个驱动备选矩阵。

可选地,所述确定单元位于基带域,以及所述驱动单元位于模拟域;所述天线端口 为垂直向天线端口。

根据本发明实施例的又一方面,提供一种通信方法。该通信方法包括如下步骤: 确定 X个天线端口对应的第一驱动矩阵,所述第一驱动矩阵由根据驱动备选矩阵集 合得到的 T个驱动备选矩阵组成,所述 X个天线端口由所述第一驱动矩阵形成,所述驱动 备选矩阵集合包括 S个驱动备选矩阵,所述每个驱动备选矩阵包括 P个子矩阵,其中, P 小于等于 N , X小于 N , 所述 N为所述通信设备能够提供的天线端口的最大数量,所述 N个 天线端口由第二驱动矩阵形成,所述第二驱动矩阵 # ^据所述 S个驱动备选矩阵组成;上 述 X、 T、 S、 P为自然数;

信号发送出去。

可选地,所述确定 X个天线端口对应的第一驱动矩阵包括,根据 N个天线端口的信 道盾量测量结果确定所述 X个天线端口;或,据设置的准则来确定所述 X个天线端口。 可选地,所述确定的第一驱动矩阵是半静态确定的,或者是动态确定的。

可选地,所述驱动备选矩阵包括下列矩阵中的任意一个,或者由下列矩阵的一个或 多个加权得到的矩阵中的任意一个:






,

其中, 4为第 i个子矩阵, e [i, , 所述 i , k为自然数, τ代表转置。

可选地,所述每个子矩阵对应一个下倾角。

可选地,确定 X个天线端口对应的第一驱动矩阵,包括:使用至少一个选择矩阵从 所述第二驱动矩阵中选择出所述第一驱动矩阵,所述选择矩阵包括下列矩阵中的任意一 个,或者包括下列矩阵的转置矩阵中的任意一个:


上述 ( = 1,...,^ 为 Ν行 1列的矩阵,该矩阵中第 i个元素为 1 , 其他元素为 0。 可选地,所述 X个天线端口的每个天线端口的第一驱动矩阵通过所述第二驱动矩阵 与所述选择矩阵相乘得到。

可选地,在#>据所述第一驱动矩阵由所述 X个天线端口对应的天线阵列将所述 X个 天线端口的信号发送出去之前,对所述信号进行放大处理。

可选地,所述根据驱动备选矩阵集合中得到的 T个驱动备选矩阵,为从所述驱动备 选矩阵集合中选择出的 T个驱动备选矩阵,或者为由所述驱动备选矩阵集合中选择出的 多个驱动备选矩阵加权得到的 T个驱动备选矩阵。

可选地,所述天线端口为垂直向天线端口,在基带域确定所述 X个天线端口的第一 驱动矩阵,在模拟域才居所述第一驱动矩阵由所述 X个天线端口对应的天线阵列将所述 X个天线端口的信号发送出去。

根据本发明实施例的又一方面,提供一种通信设备。所述通信设备包括:处理单元, 用于测量 N个天线端口的信道盾量,所述 N为所述通信设备能够提供的天线端口的最大 数量,所述 N个天线端口由第二驱动矩阵形成,所述第二驱动矩阵根据所述 S个驱动备 选矩阵组成,所述每个驱动备选矩阵包括 P个子矩阵,其中, P小于等于 N;

发送单元,用于将所述 N个天线端口的信道盾量发送出去;

接收单元,用于接收 X个天线端口的数据信号,所述 X个天线端口由第一驱动矩阵 形成,所述第一驱动矩阵由根据驱动备选矩阵集合得到的 τ个驱动备选矩阵组成,所述 驱动备选矩阵集合包括所述 S个驱动备选矩阵, X小于 N , 上述 X、 T、 S、 P为自然数。

可选地,所述天线端口为垂直向天线端口,所述根据驱动备选矩阵集合中得到的 T 个驱动备选矩阵,为从所述驱动备选矩阵集合中选择出的 T个驱动备选矩阵,或者为由 所述驱动备选矩阵集合中选择出的多个驱动备选矩阵加权得到的 T个驱动备选矩阵。

根据本发明实施例的又一方面,提供一种通信方法。所述方法包括如下步骤:测量 N个天线端口的信道盾量,所述 N为对端通信设备能够提供的天线端口的最大数量,所 述 N个天线端口由第二驱动矩阵形成,所述第二驱动矩阵才居所述 S个驱动备选矩阵组 成,所述每个驱动备选矩阵包括 P个子矩阵,其中, P小于等于 N; 将所述 N个天线端 口的信道盾量发送出去;接收 X个天线端口的数据信号,所述 X个天线端口由第一驱动 矩阵形成,所述第一驱动矩阵由根据驱动备选矩阵集合得到的 T个驱动备选矩阵组成, 所述驱动备选矩阵集合包括所述 S个驱动备选矩阵, X小于 N , 上述 X、 T、 S、 P为自然 数。

可选地,所述天线端口为垂直向天线端口,所述根据驱动备选矩阵集合中得到的 T 个驱动备选矩阵,为从所述驱动备选矩阵集合中选择出的 T个驱动备选矩阵,或者为由 所述驱动备选矩阵集合中选择出的多个驱动备选矩阵加权得到的 T个驱动备选矩阵。

根据本发明实施例的又一方面,提供一种通信设备。所述通信设备包括:处理器, 用于确定 X个天线端口对应的第一驱动矩阵,所述第一驱动矩阵由根据驱动备选矩阵集 合得到的 T个驱动备选矩阵组成,所述 X个天线端口由所述第一驱动矩阵形成,所述驱动 备选矩阵集合包括 S个驱动备选矩阵,所述每个驱动备选矩阵包括 P个子矩阵,其中, P 小于等于 N , X小于 N , 所述 N为所述通信设备能够提供的天线端口的最大数量,所述 N个 天线端口由第二驱动矩阵形成,所述第二驱动矩阵 # ^据所述 S个驱动备选矩阵组成;上 述 X、 T、 S、 P为自然数;驱动网络实体,用于才居所述第一驱动矩阵由所述 X个天线端 口对应的天线阵列将所述 X个天线端口的信号发送出去。

根据本发明实施例的又一方面,提供一种通信设备。所述通信设备包括:处理器, 用于测量 N个天线端口的信道盾量,所述 N为所述通信设备能够提供的天线端口的最大 数量,所述 N个天线端口由第二驱动矩阵形成,所述第二驱动矩阵根据所述 S个驱动备 选矩阵组成,所述每个驱动备选矩阵包括 P个子矩阵,其中, P小于等于 N; 发送机, 用于将所述 N个天线端口的信道盾量发送出去;接收机,用于接收 X个天线端口的数据 信号,所述 X个天线端口由第一驱动矩阵形成,所述第一驱动矩阵由根据驱动备选矩阵 集合得到的 τ个驱动备选矩阵组成,所述驱动备选矩阵集合包括所述 S个驱动备选矩阵, X小于 N , 上述 X、 T、 S、 P为自然数。

本发明实施例中,通过确定天线端口对应的驱动矩阵,并才居所确定的驱动矩阵将 天线端口的信号发送出去,可以灵活地对通信设备中的天线端口进行设置,进而提高了 通信设备对各种场景的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例中所需要使用 的附图作筒单地介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对 于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得 其他的附图。

图 1是现有技术中的二维波束赋形方案示意图;

图 2是现有技术中的三维波束赋形方案示意图;

图 3是多层用户场景示意图;

图 4是本发明实施例的一种通信设备的框图;

图 5是本发明实施例的另一种通信设备的框图;

图 6是本发明实施例的又一种通信设备的框图;

图 7是本发明实施例的又一种通信设备的框图;

图 8是本发明实施例的又一种通信设备的框图;

图 9是本发明实施例的一种通信方法的框图;

图 10是本发明实施例的一种通信设备的框图;

图 11是本发明实施例的另一种通信设备的框图;

图 12是本发明的实施例的另一种通信方法的框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本 发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其 他实施例,都应属于本发明保护的范围。

可以理解的,本发明实施例所涉及的通信设备包括而不限于源无线网络控制器

(Source Radio Network Control ler, Source RNC) I源基站控制器 (Source Base Station Controller, Source BSC) , 源服务 GPRS支持节点 (Source Serving GPRS Support Node, Source SGSN) ,演进型网络基站( evolved universal terrestrial radio access network NodeB, eNodeB ), 和 UE ( User Equipment, 用户设备)。

通常,通信设备将所要发送的数据经过预编码等基带域处理之后经过逆傅里叶变换、 并串转换、数模转换后进入模拟域,并经过上变频变成射频信号、由驱动单元进行加权 处理后经由天线阵列对应的各个天线阵子发射出去。为了表述方便,以下以垂直向天线 端口为例进行说明。本领域技术人员可以理解,本发明的实施例同样可以用于水平向天 线端口。

如图 4所示,每个垂直向天线端口的信号,通过驱动单元的加权系数进行加权,形 成某个固定的垂直向波束。假定通信设备使用两个垂直向天线端口 s^ s2时。驱动单元 的驱动矩阵 ρ'可表示为:

其中 为驱动单元的驱动矩阵, Α为第一垂直向天线端口 S l的子矩阵,所述 A中含 有 n个元素, n为该第一垂直向天线端口对应的天线阵列中天线阵子的数量,这 n个元 素 al a2 , ... an为形成第一垂直向天线端口的波束的加权系数。第一垂直向天线端口 s t 的数据通过子矩阵 A的 n个加权系数加权形成某个固定指向的波束。 B为第二垂直向天 线端口 s2的子矩阵,所述 B中含有 m个元素, m为该第二垂直向天线端口对应的天线阵 列中天线阵子的数量,这 m个元素 b b2 , ... bm为波束的加权系数,第二垂直向天线端 口 s2的数据通过子矩阵 B的 m个加权系数加权形成某个固定指向的波束。驱动单元根据 驱动矩阵,由第一垂直向天线端口对应的天线阵列形成第一个波束,由第二垂直向天线 端口对应的天线阵列形成第二个波束。

如果 m=n时,子矩阵 A和子矩阵 B进一步可以有如下形式, Β= α Α。这样可以通过对 子矩阵 Α乘以复值加权系数 α得到第二垂直向天线端口的子矩阵 α Α。其中 α为第二垂 直向天线端口上的复值加权系数。则式(1 ) 可以有如下形式:


当 α取某个特殊复数值时,上述式 2 ) 中 Α和 α Α可组合形成第三垂直向天线端口, 所述第三垂直向天线端口的天线阵子由第一垂直向天线端口对应的天线阵列中的天线 阵子和第二垂直向天线端口对应的天线阵列中的天线阵子组成,通过子矩阵 Α和 α Α的 2η个加权系数加权形成一个固定指向的波束。

在图 3所示的多层用户分布场景中,在 1-8层随机分布有多个用户。对于低层用户 而言,传统的波束,比如 12度下倾角的波束,可以保证此部分用户的性能。但是该波 束无法充分覆盖高层用户。覆盖高层用户,通常需要另外一组天线阵列,形成一个指向 高层的垂直向波束。需要注意的是,两组天线阵列独立指向固定的垂直方向,所形成的 波束的方向、宽窄、能量大小等参数也不能灵活调整。各个垂直向天线端口使用的波束 也不能交换或者变化。所以,这种固化的方案不能适用于不同的场景,增加了产品设计 的复杂度和网络部署的不灵活性。

第一实施例

根据本发明的实施例,提供一种通信设备。该通信设备可以位于基站侧,具体可以 是基站。如图 5所示,该通信设备 500可以包括:

确定单元 503 , 用于确定 X个天线端口对应的第一驱动矩阵,所述第一驱动矩阵由 根据驱动备选矩阵集合得到的 Τ个驱动备选矩阵组成,所述 X个天线端口由所述第一驱

动矩阵形成,所述驱动备选矩阵集合包括 S个驱动备选矩阵,所述每个驱动备选矩阵包 括 P个子矩阵,其中, P小于等于 N , X小于 N , 所述 N为所述通信设备能够提供的天线 端口的最大数量,所述 N个天线端口由第二驱动矩阵形成,所述第二驱动矩阵根据所述 S个驱动备选矩阵组成;上述 X、 T、 S、 P为自然数;

驱动单元 505 , 用于才居所述第一驱动矩阵由所述 X个天线端口对应的天线阵列将 所述 X个天线端口的信号发送出去。

可以理解,对于多个垂直向天线端口而言,现有技术中所确定的垂直向天线端口的 数量是等同于通信设备所能够提供的天线端口的最大数量的。所使用垂直向天线端口是 固定且不能变化的。据本发明的实施例,确定单元所确定的第一驱动矩阵由 T个驱动 备选矩阵组成。而且,这 T个可以在 S个驱动备选矩阵中任意确定,每次确定的 T个驱 动备选矩阵是可以相同,也可以不同的。根据本发明的实施例,对于垂直向天线端口而 言,确定单元所确定的 X个垂直向天线端口,是从所述通信设备所能够提供的垂直向天 线端口的最大数量 N中确定的,每次确定的 X个垂直向天线端口可以相同,也可以不同。

本发明实施例中,通过确定天线端口对应的驱动矩阵,并才居所确定的驱动矩阵将 天线端口的信号发送出去,可以灵活地对通信设备中的天线端口进行设置,进而提高了 通信设备对各种场景的适用性。

根据本发明的实施例,所述确定单元可以根据对端通信节点返回的信道盾量测量结 果确定其所需要的天线端口,同时确定该天线端口所使用的驱动矩阵。对端通信节点返 回的信道盾量测量结果可以是对端基于 N个天线端口分别测量得到的。可以根据 N个天 线端口的信道盾量测量结果确定所述 X个天线端口,如所述 X个天线端口对应 N个测量 结果中最大的 X个。

除了根据信道盾量测量结果之外,所述确定单元还可以根据设置的准则确定其所需 要的天线端口。比如基站根据场景配置相应的第一驱动矩阵。在基站高度大于用户高度 的 U Ma场景下,基站为小区内用户配置向下的波束所对应的驱动矩阵,如波束对应的 下倾角为 12° 。而在基站高度小于一部分用户高度同时又大于另一部分用户高度的城市 4 小区(U rba n M icro , U M i )场景下,基站为小区内用户配置既有向上波束又有向下波 束所对应的第一驱动矩阵,如由既有下倾角 -6。又有下倾角 12。组成的第一驱动矩阵。 或者基站也可根据用户分布配置相应的驱动矩阵,如在用户仅分布在地面的情况下,基 站为小区内用户配置向下的波束,如下倾角 12° 所对应的驱动矩阵。所述通信设备的确 定单元通过设置的准则或者才居信道测量结果可以快速响应场景变化,并适应性调整对

应的驱动矩阵,从而更好的适应不同的场景要求。

根据本发明的实施例,所述确定的第一驱动矩阵可以是半静态确定的,也可以是动 态确定的。所谓半静态,是指选出的由 T个驱动备选矩阵组成的 X个天线端口对应的第 一驱动矩阵在较长一段时间内是固定的,这段时间可以是几十,几百个发送时间间隔 ( transmission time interva l , ΤΤΙ ), 也可以是几分钟或者几个小时。一段时间后,重新 确定 X个由 Τ个驱动备选矩阵形成的天线端口的第一驱动矩阵。所谓动态,是指实时动 态确定 Τ个驱动备选矩阵形成的 X个天线端口对应的第一驱动矩阵,该选择过程是实时 动态变化的。所述通信设备使用半静态确定,可以在不丧失灵活性的基础上节省信令开 销。所述通信设备使用实时或动态确定,可以更加灵活地调整波束,以适应多变的场景。

根据本发明的实施例,所述驱动备选矩阵包括下列矩阵中的任意一个,或者由下列 矩阵的一个或多个加权得到的矩阵中的任意一个:






其中, 4为第 i个子矩阵, e [i, , 所述 i , k为自然数, τ代表转置。每个子矩 阵可以形成一个波束,该波束的下倾角是波束的一个参数。每个子矩阵所对应的下倾角

通常是不一样的,但是本发明的实施例并不排除下倾角一样的情形。除此之外,波束的 宽窄等其他参数也是可以相同或者不同的。

假定 N为所述通信设备能够提供的天线端口的最大数量,所述 N个天线端口由第二 驱动矩阵形成,所述第二驱动矩阵根据所述 S个驱动备选矩阵组成。举例而言,所述第 二驱动矩阵包括并不限定于如下形式:


A

其中, N列的矩阵。矩阵 αΑ

Q为 P行 可以由驱动备选矩阵 Qu, Q: QP1加权

组合得到,类似地可以得到其他矩阵。即

A

αλΑλ

(5)

所述第二驱动矩阵还可以包如下的矩阵,该矩阵为 P行 1列的矩阵:


其中 i1; i2, ···, iP为 [l,k]之间的任意一个值,即 Au, Aip代表不同的子矩阵, a u, ... , a ip代表不同的复值加权系数。所述第二驱动矩阵还可以包括该矩阵的转置矩 阵。

图 5示出了根据本发明的一个实施例。如图所示,所述确定单元通过确定的 X个天 线端口接收基带域的信号 , Lx 。所述 X个天线端口从 N个天线端口选出来。 将所要发送的数据通过 N个天线端口对应的 N个射频通道,具体为, S S2, S„ 进入驱动单元。所述驱动单元根据上述第一驱动矩阵通过驱动加权系数 W14, .·., Wr ,

W!,2, Wr,2, W!,M, ···, Wr,M, 对上述数据进行加权处理后用于形成不同的多个波束, 这些波束可以具有不同的特性。其中, r为每个天线阵子上最多作用的驱动加权系数的

个数。 Ak为第 k下倾角子矩阵,所述 Ak中含有 M个元素, M为所对应的天线阵子的数量。 Ak中的 M个元素为第 k下倾角的驱动加权系数,使用第 k下倾角子矩阵 Ak的驱动加权系 数可以加权形成指向第 k下倾角的波束。

通过调整不同垂直向天线端口的复值驱动加权系数可调整垂直向波束的方向、宽窄、 能量的强度等参数。这里的调整可以由通信设备调整,或者根据该通信设备接收到的信 令进行调整。

需要注意的是,上述实施例中每个下倾角的波束所对应的 M是相等的,即每个不同 的天线端口所对应使用的天线阵子的数量是相同的,即 Al A2 , 的驱动加权系数 的数量相同。但是可以理解的,实际中每个不同的天线端口所对应使用的天线阵子的数 量可以不同,即 Α Α2 , Ak中的驱动加权系数的个数可以不一致。每个垂直向天线 端口对应的天线阵子的数量以及驱动加权系数的数量可以根据实际情况决定,只要通过 第 k下倾角子矩阵 Ak的驱动加权系数可以形成指向第 k下倾角的波束即可。

在图 5的方案中,一个天线阵子 #M复用了 r个驱动加权系数 W M , W2,M , ... , WR,M。 可以看出,不同的垂直向天线端口所对应的数据可以在同一个天线上复用。不同垂直向 天线端口所对应的不同下倾角的子矩阵的驱动加权系数可以相加使用。换句话说,每个 垂直向天线端口对应的驱动矩阵可以由驱动备选矩阵中的任意一个或多个加权得到。可 以理解的,图 5的方案中,可以将垂直向天线端口替换为水平向天线端口,对应的加权 形成多个水平方向的波束。

根据本发明的实施例,确定 X个天线端口对应的第一驱动矩阵,包括:使用至少一 个选择矩阵从所述第二驱动矩阵中选择出所述第一驱动矩阵,所述选择矩阵包括下列矩 阵中的任意一个,或者包括下列矩阵的转置矩阵中的任意一个:

( 7 )

上述 ( = 1,...,^ 为 Ν行 1列的矩阵,该矩阵中第 i个元素为 1, 其他元素为 0。所 述 N为所述通信设备能够提供的天线端口的最大数量。

以下举例说明,天线端口 2的驱动矩阵,可以将上述第二驱动矩阵 Q与 e2相乘,可 以得到天线端口 1使用的第一驱动矩阵,根据此第一驱动矩阵对应的加权系数将天线端 口 2的信号发送出去。

上述使用选择矩阵来确定第一驱动矩阵的方案只是选择驱动矩阵的一种形式。本领 域技术人员可以理解,只要在确定的 Q中指明对应的列或者行,就可以明确所需的驱动 矩阵。换句话说,只要了解 Q以及所需的编号即可。所述编号是所需的列号或者行号。 根据使用了选择矩阵或者列号或者行号的技术方案,确定单元不需要向驱动单元传输所 有的驱动矩阵或者驱动备选矩阵,从而可以节省信令资源。确定单元可以将包含列号或 者行号的信息发送给驱动单元,使得技术方案更加容易实现。

根据本发明的实施例,在所述驱动单元和天线之间还可以有至少一个功率放大器, 所述功率放大器用于对天线端口对应的信号进行放大处理。

如图 5所示,所述功率放大器可以在驱动单元后,即一个天线阵子关联一个功率放 大器也可以在驱动单元之前,即一个射频通道关联一个功率放大器。功率放大器在后, 每个天线阵子关联一个功率放大器的技术方案对功放的要求较低,因而能降低使用成 本。功放在前,每个射频通道关联一个功率放大器的技术方案对功放的要求较高,会提 高使用成本。

根据本发明的实施例,所述确定单元可以位于基带域,以及所述驱动单元可以位于 模拟域。图 6、 7示出了更详细的方案。在基带域包括确定单元,确定单元,通过确定 的 X个天线端口接收基带域的信号,以及确定 X个天线端口对应的第一驱动矩阵,将确 定的第一驱动矩阵通过控制器或者其他途径传送到驱动单元,将所要发送的数据经过经 过逆傅里叶变换、并串转换、数模转换后进入模拟域,并经过上变频变成射频信号、由 驱动单元根据上述第一驱动矩阵对上述数据进行加权处理后经由天线阵列对应的各个 天线阵子发射出去。

图 6示出的通信设备包括驱动单元,确定单元及天线阵子和所述第一种功率放大器。 其中,所述第一种功率放大器指的是功率放大器在驱动单元后的功率放大器。可选地, 图 7示出了通信设备包括驱动单元,确定单元及天线阵子和所述第二种功率放大器。其 中,所述第二种功率放大器指的是功率放大器在驱动单元前的功率放大器。

为了更详细地说明本发明的实施例,以下通过举例说明具体的技术方案。

以图 4为例,通信设备使用两组天线阵列。根据本发明的实施例,提供多个驱动备 选矩阵。所述每个驱动备选矩阵包括下列矩阵中的任意一个,或者由下列矩阵的一个或 多个加权得到的矩阵中的任意一个,


( 8 )


其中,每个驱动矩阵包括 2个子矩阵,子矩阵 At用于形成第 1波束,如第 1波束可 以指向下倾角 12。 , 子矩阵 A2用于形成第 2波束,如第 2波束可以指向下倾角 -6。。

可以看出,通过上式(8 ) 的矩阵中的一个或者多个加权可以获得如下式(9 ) 的矩 阵,根据本发明实施例,所述备选驱动矩阵的集合包括而不限于式(9 ) 中的矩阵。所 述加权是指将复值加权系数与所述矩阵相乘,并将相乘所得到的矩阵进行相加的运算。


其中 α 、 a2、 a3、 a4是复值加权系数。

举例而言, ζ¾可以形成第一天线端口,而第一天线端口形成的第 1波束指向下倾角

12。。 ¾可以形成第二天线端口,而第二天线端口形成的第 1波束指向下倾角 12。。(¾ 可以形成第三天线端口,而第三天线端口形成的第 3波束指向下倾角 -6。。通过对(¾中 的 a,进行赋值,(¾可以用于形成第五天线端口,所述第五天线端口形成的第 5波束指向 下倾角 12。。通过对 ^赋值进行调整,可以形成一个合成波束,只是相比第 1波束更窄 一些,所述合成波束由两个指向下倾角 12° 的波束形成。通过对中的 a2进行赋值, Q6 可以用于形成第六天线端口,所述第六天线端口形成的第 6波束指向下倾角 12。。通过 对 ¾赋值进行调整,可以形成一个合成波束,只是相比第 3波束更窄一些,所述合成波 束由两个指向下倾角 -6。的波束形成。通过对中的进行赋值,(¾可以用于形成第 七天线端口,所述第七天线端口形成一个合成波束,所述合成波束由指向下倾角 12。的 波束和指向下倾角 -6。的波束形成。通过对中的 α4进行赋值,可以用于形成一个 合成波束,所述合成波束由指向下倾角 -6° 的波束和指向下倾角 12 ° 的波束形成。类似 地,也可以针对 β7、(¾进行赋值调整。

通信设备,如基站,可根据不同的需求确定实际使用的垂直向天线端口,以及每个 垂直向天线端口对应的子矩阵和波束。比如,可以 # ^据不同的场景和 /或相应的用户分 布来进行确定。

如图 3中,当基站高度为 1 0米,而用户分布在 1 -8层(每层楼高 3米)的高楼时, 基站可以选择根据驱动备选矩阵 Q4进行驱动。即对应的子矩阵为 A2 , 相应地, 第一天线阵列形成指向向下覆盖的第 1波束,如指向下倾角 12 ° ,第二天线阵列形成指 向向上的第 2波束,如指向下倾角 -6。。这样可以同时覆盖基站高度之上的 5-8层用户 和基站高度以下的 1 -4层用户。

或者,基站可以选择根据驱动备选矩阵 Q3 , Q4进行驱动,即对应的子矩阵为 A2和 A2 , 相应地,两个天线阵列都形成指向向上的倾角为 -6。的波束,从而可以覆盖基站高度之 上的 5-8层用户。类似地,可以形成向下的波束,基站可以选择根据驱动备选矩阵 Q Q2进行驱动,即对应的子矩阵为 Α 相应地,两个天线阵列都形成指向下倾角为 12。 的波束,从而可以覆盖基站高度以下的 1 -4层用户。

或者,基站可以选择根据驱动备选矩阵 Q5进行驱动,即对应的子矩阵为
α , 通过对 赋值, At和" Α可进一步形成一个上述第五垂直向天线端口,该天线垂直向 天线端口对应的天线阵列形成指向下倾角为 12。的上述第 5波束。这样可以适用于城市 宏小区(Urban Macro , UMa )场景或者只有地面和第 1层用户分布的场景。所述 UMa场 景下基站高度为 25米,用户随机分布在 1 -8层的高楼内(每层楼高 3米),因此基站高 度始终大于用户高度,因此此场景下可以只用一个向下的倾角。

由上述描述可以看出,当需要将波束指向基站高度以下的低层时,基站可以在包含 A 驱动备选矩阵中选择对应的矩阵,如可以在 Ql Q2 , Q5 , Q7 , Q8 t选择。当需要将波 束指向基站高度以上的高层时,基站可以在包含 A2的驱动备选矩阵中选择对应的矩阵, 如可以在第 Q3 , Q4 , Q6 , Q7 , Q8 t选择。

通过上述描述,可以看出本发明的实施例可以灵活选择和调整多个垂直向天线端口 所对应的垂直向波束,从而能适用于不同的场景。

举例而言,通信设备能够提供的垂直向天线端口的最大数量为 8个,对应的驱动备

选矩阵为上述公式(9) 中的 Q ll Q8。 P是所述通信设备能够提供的波束方向的数目。 确定单元可以根据用户反馈的这 8个备选驱动矩阵对应的天线端口的信道盾量,如信噪 比( Signal Noise ratio, SNR ), 参考信号接收功率 (Reference Signal Received Power, RSRP) , 信道盾量指示(Channel Quality Indicator, CQI )等,确定出 1个垂直向天 线端口,以及确定这 1个垂直向天线端口所对应的第一驱动矩阵。确定单元可以 # ^据测 量结果使用最大化准则或根据某个信道盾量门限在所述 8 个垂直向天线端口中确定 2 个。这里提到的垂直向天线端口所对应的第一驱动矩阵,可以是两个垂直向天线端口分 别对应一个第一驱动矩阵。还可以是两个垂直向天线端口共同对应一个第一驱动矩阵, 具体可以是第一驱动矩阵中具体包括 Q 'j Q8中的某两个驱动备选矩阵。

驱动备选矩阵到 Q8可以组成第二驱动矩阵(^。其中 Ql Q2, Q 8的次序可以变 化并可以被预先设置好,作为例子所述 Q包括并不限定于如下形式:


当使用选择矩阵 e7与 Q相乘时,可以获得第一驱动矩阵 Q7。所述选择矩阵包括下列 矩阵中的任意一个,或者包括下列矩阵的转置矩阵中的任意一个:



当 ρ与 ei相乘,可以得到第一驱动矩阵 Ql 即对应的子矩阵是 0。当 ρ与 e2

相乘,可以得到第一驱动矩阵 Q2 , 即对应的子矩阵是 0和依此类推,当 ρ与 68相 乘,可以得到第一驱动矩阵 Q8。所以有如下公式,

0 = ^ ( 12 ) 通常,所使用的天线阵子的数量决定了其所形成波束的宽度。比如使用 8个天线阵 子形成的波束宽度要比使用 4个天线阵子的波束宽度更窄,能量更集中。在小小区中, 由于其小区半径较小,因此覆盖良好,从而可使用由较少阵子形成的宽波束的驱动矩阵, 如可以仅使用上述、 Q2、 Q3或驱动备选矩阵。

根据本发明的实施例的另一个方面,所述通信设备可以通过有限的驱动备选矩阵, 组合加权得到更多的驱动备选矩阵。

如上例中驱动备选矩阵集合可以是式(8 ) 中的 Qu、 Q12、 Q21和 Q22,即式(9 ) 的、 Q2、 Q3和 Q4 , 也可以通过将这 4个驱动备选矩阵组合加权得到更多的驱动备选矩阵。

举例而言,该通信设备能够提供的垂直向天线端口的最大数量可以为 5个。通信设 备确定单元确定出 3个垂直向天线端口的第一驱动矩阵,该第一驱动矩阵由驱动备选矩 阵集合中的 3个驱动备选矩阵组成,比如包括三个驱动备选矩阵。这 3个垂直向天线端 口由该第一驱动矩阵形成。如前所述, 3个垂直向天线端口对应的第一驱动矩阵,还可 以是每个垂直向天线端口对应一个第一驱动矩阵,具体不再举例。所述驱动备选矩阵集 合包括上述 4个备选驱动矩阵以及这 4个备选驱动矩阵加权得到的驱动备选矩阵。每个 驱动备选矩阵包括 2个子矩阵。第二驱动矩阵则形成该通信设备能够提供的 5个垂直向 天线端口,所述第二驱动矩阵由 5个备选驱动矩阵组成。假设对应的 5个备选驱动矩阵 分别为 Qi、 Q2、 Q3和 Q4 , 以及通过加权得到的 Q5。确定单元可以根据用户反馈的这 5个 备选驱动矩阵对应的天线端口的信道盾量确定出 3个垂直向天线端口以及对应的第一驱 动矩阵。驱动备选矩阵到 Q5可以组成第二驱动矩阵^ 其中 Q l Q 2, Q5的次序可 以变化并可以被预先设置好,为例子所述 Q包括并不限定于如下形式:


使用 3个 5行 1列的选择矩阵

( 14 )

与 Q相乘,可以获得第一驱动矩阵中所包括的、 Q2和 Q5

以上例子中备选驱动矩阵、第一、第二驱动矩阵、选择矩阵都是以多行单列的矩阵 的形式出现。这种矩阵形式仅是受限于描述矩阵的局限性,并不是用来限制本发明的核 心思想。可以理解的,本领域技术人员可以将上述矩阵替换为单行多列的矩阵,并对相 应的其他矩阵进行转置以及对相应参数进行适应性调整,依旧可以实现本发明的技术方 案。因而这些变形的方案应当包含在本发明的范围之内。

以上仅是针对垂直向天线端口进行举例,可以理解的,本发明的实施例不限于垂直 向天线端口。基于相同的原理,也可以应用于水平天线端口。仅需将上文中的垂直向天 线端口替换为水平向天线端口即可。本发明的实施例甚至可以应用于其他可能的三维天 线端口的场景。

第二实施例

根据本发明的实施例,提供一种通信设备。如图 8所示,该通信设备 800包括: 处理器 803 , 用于确定 X个天线端口的第一驱动矩阵,所述第一驱动矩阵由 # ^据驱 动备选矩阵集合得到的 T个驱动备选矩阵组成,所述 X个天线端口由所述第一驱动矩阵 形成,所述驱动备选矩阵集合包括 S个驱动备选矩阵,所述每个驱动备选矩阵包括 P个 子矩阵,其中, p小于等于 N , X小于 N , 所述 N为所述通信设备能够提供的天线端口的 最大数量,所述 N个天线端口由第二驱动矩阵形成,所述第二驱动矩阵根据所述 S个驱 动备选矩阵组成;上述 X、 T、 S、 P为自然数;

驱动网络实体 805 , 用于才居所述第一驱动矩阵由所述 X个天线端口对应的天线阵 列将所述 X个天线端口的信号发送出去。

本实施例中,处理器可以完成第一实施例中确定单元的所有功能,或者执行相同的 步骤;驱动网络实体,可以完成第一实施例中驱动单元的所有功能,或者执行相同的步 骤。所述处理器和驱动网络实体的连接关系与第一实施例的确定单元与驱动单元的连接 关系一致。针对图 6或 7中的情形,上述处理器与通信设备中其他元件的连接关系与第 一实施例中处理单元与其他元件的连接关系一致,上述驱动网络实体与通信设备中其他 元件的连接关系与第一实施例中驱动单元与其他元件的连接关系一致。

本实施例是与第一实施例相似的装置权利要求,也可以包含第一实施例中类似的天 线、功率放大器等元件,可以实现与第一实施例的相似的效果,不再赘述。

第三实施例

根据本发明的实施例,提供一种通信方法。如图 9所示,该方法包括如下步骤: 901、确定 X个天线端口的第一驱动矩阵,所述第一驱动矩阵由根据驱动备选矩阵集 合得到的 T个驱动备选矩阵组成,所述 X个天线端口由所述第一驱动矩阵形成,所述驱动 备选矩阵集合包括 S个驱动备选矩阵,所述每个驱动备选矩阵包括 P个子矩阵,其中, P 小于等于 N , X小于 N , 所述 N为所述通信设备能够提供的天线端口的最大数量,所述 N个 天线端口由第二驱动矩阵形成,所述第二驱动矩阵 # ^据所述 S个驱动备选矩阵组成;上 述 X、 T、 S、 P为自然数;

口的信号发送出去。

可以看出,本发明实施例中,通过确定天线端口对应的驱动矩阵,可以灵活地对通 信设备中的天线端口进行设置,进而提高了通信设备对各种场景的适用性。

具体来说,上述步骤 901中,所述确定 X个天线端口对应的第一驱动矩阵可以包括, 根据 N个天线端口的信道盾量测量结果确定所述 X个天线端口;或,根据设置的准则来 确定所述 X个天线端口。

上述步骤 901中,所述确定的第一驱动矩阵可以是半静态确定的,也可以是动态确 定的。

本发明的实施例中所述根据驱动备选矩阵集合中得到的 T个驱动备选矩阵,为从所 述驱动备选矩阵集合中选择出的 τ个驱动备选矩阵,或者为由所述驱动备选矩阵集合中 选择出的多个驱动备选矩阵加权得到的 T个驱动备选矩阵。

本发明的实施例的所述驱动备选矩阵具体可以包括下列矩阵中的任意一个,或者由 下列矩阵的一个或多个加权得到的矩阵中的任意一个:








,

其中, 4为第 i个子矩阵, e [i, , 所述 i , k为自然数, τ代表转置。所述每个 子矩阵可以对应一个下倾角。

上述步骤 901中,确定 X个天线端口对应的第一驱动矩阵,具体可以包括: 使用至少一个选择矩阵从所述第二驱动矩阵中选择出所述第一驱动矩阵,所述选择 矩阵包括下列矩阵中的任意一个,或者包括下列矩阵的转置矩阵中的任意一个:


上述 ( = 1,...,^ 为 Ν行 1列的矩阵,该矩阵中第 i个元素为 1 , 其他元素为 0。 相应地,所述 X个天线端口的每个天线端口的第一驱动矩阵通过所述第二驱动矩阵 与所述选择矩阵相乘得到。所述相乘的步骤与第一实施例装置执行的步骤一致,不再赘 述。

在上述步骤 902执行具体的信号发送之前,还可以对所述信号进行放大处理。 才艮据本发明的实施例,所述天线端口为垂直向天线端口,在基带域确定所述 X个天 线端口的驱动矩阵,在模拟域根据所述第一驱动矩阵由所述 X个天线端口对应的天线阵 列将所述 X个天线端口的信号发送出去。

本实施例提供的通信方法是与第一实施例的通信设备对应的。本实施例的通信方法 的效果与第一实施例的通信设备的效果一致,不再赘述。

第四实施例

根据本发明的实施例,提供一种通信设备。该通信设备可以位于用户侧,具体可以 是用户设备。如图 10所示,所述通信设备 1000包括:处理单元 1003 , 用于测量 N个天 线端口的信道盾量,所述 N为对端通信设备能够提供的天线端口的最大数量,所述 N个 天线端口由第二驱动矩阵形成,所述第二驱动矩阵才居所述 S个驱动备选矩阵组成,所 述每个驱动备选矩阵包括 P个子矩阵,其中, P小于等于 N;

发送单元 1005 , 用于将所述 N个天线端口的信道盾量发送出去;

接收单元 1001 , 用于接收 X个天线端口的数据信号,所述 X个天线端口由第一驱动 矩阵形成,所述第一驱动矩阵由根据驱动备选矩阵集合得到的 T个驱动备选矩阵组成, 所述驱动备选矩阵集合包括所述 S个驱动备选矩阵, X小于 N , 上述 X、 T、 S、 P为自然 数。

根据本发明的实施例,所述天线端口为垂直向天线端口,所述根据驱动备选矩阵集 合中得到的 τ个驱动备选矩阵,为从所述驱动备选矩阵集合中选择出的 T个驱动备选矩 阵,或者为由所述驱动备选矩阵集合中选择出的多个驱动备选矩阵加权得到的 T个驱动 备选矩阵。

本发明实施例中的对端通信设备,可以是上述装置实施例所描述的通信设备,该对 端通信设备与图 10所示的通信设备包括在一个无线通信系统中。举例来说,图 10所示 的通信设备可以是 UE , 该对端通信设备具体可以是基站。

本发明实施例中,通信设备通过检测天线端口的信道盾量,并通过该信道盾量影响 对端通信设备确定天线端口对应的驱动矩阵的过程,可以使得对端通信设备能够更快更 灵活地响应场景的变化,提高对端通信设备对各种场景的适用性。

第五实施例

根据本发明的实施例,提供一种通信设备。该通信设备可以位于用户侧。如图 11 所示,该通信设备 1100包括:处理器 1103 , 用于测量 N个天线端口的信道盾量,所述 N为对端通信设备能够提供的天线端口的最大数量,所述 N个天线端口由第二驱动矩阵 形成,所述第二驱动矩阵根据所述 S个驱动备选矩阵组成,所述每个驱动备选矩阵包括 P个子矩阵,其中, P小于等于 N;

发送机 1105 , 用于将所述 N个天线端口的信道盾量发送出去;

接收机 1101 , 用于接收 X个天线端口的数据信号,所述 X个天线端口由第一驱动矩 阵形成,所述第一驱动矩阵由根据驱动备选矩阵集合得到的 T个驱动备选矩阵组成,所 述驱动备选矩阵集合包括所述 S个驱动备选矩阵, X小于 N , 上述 X、 T、 S、 P为自然数。

根据本发明的实施例,所述天线端口为垂直向天线端口,所述根据驱动备选矩阵集

合中得到的 T个驱动备选矩阵,为从所述驱动备选矩阵集合中选择出的 Τ个驱动备选矩 阵,或者为由所述驱动备选矩阵集合中选择出的多个驱动备选矩阵加权得到的 Τ个驱动 备选矩阵。

本实施例中,处理器可以完成第四实施例中处理单元的所有功能,或者执行相同的 步骤;发送机,可以完成第四实施例中发送单元的所有功能,或者执行相同的步骤;接 收机可以完成第四实施例中接收单元的所有功能,或者执行相同的步骤。所述处理器、 发送机和接收机的连接关系与第四实施例的处理单元、发送单元与接收单元的连接关系 一致。

本实施例是与第四实施例相似的装置权利要求,可以实现与第一实施例的相似的效 果,不再赘述。

第六实施例

根据本发明的实施例,提供一种通信方法。该通信设备可以用于用户侧设备,具体 可以是用户设备。如图 12所示,所述通信方法,包括如下步骤:

1201、测量 Ν个天线端口的信道盾量,所述 Ν为对端通信设备能够提供的天线端口 的最大数量,所述 Ν个天线端口由第二驱动矩阵形成,所述第二驱动矩阵根据所述 S个 驱动备选矩阵组成,所述每个驱动备选矩阵包括 Ρ个子矩阵,其中, Ρ小于等于 Ν;

1202、将所述 Ν个天线端口的信道盾量发送出去;

1203、接收 X个天线端口的数据信号,所述 X个天线端口由第一驱动矩阵形成,所 述第一驱动矩阵由根据驱动备选矩阵集合得到的 Τ个驱动备选矩阵组成,所述驱动备选 矩阵集合包括所述 S个驱动备选矩阵, X小于 Ν , 上述 X、 T、 S、 P为自然数。

根据本发明的实施例,所述天线端口为垂直向天线端口,所述根据驱动备选矩阵集 合中得到的 T个驱动备选矩阵,为从所述驱动备选矩阵集合中选择出的 T个驱动备选矩 阵,或者为由所述驱动备选矩阵集合中选择出的多个驱动备选矩阵加权得到的 T个驱动 备选矩阵。

本实施例提供的通信方法是与第四实施例的通信设备对应的。本实施例的通信方法 的效果与第四实施例的通信设备的效果一致,不再赘述。

通过以上的实施方式的描述,所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以用 硬件实现,或固件实现,或它们的组合方式来实现。当使用软件实现时,可以将上述功 能存储在计算机可读介盾中或作为计算机可读介盾上的一个或多个指令或代码进行传 输。计算机可读介盾包括计算机存储介盾和通信介盾,其中通信介盾包括便于从一个地 方向另一个地方传送计算机程序的任何介盾。存储介盾可以是计算机能够存取的任何可 用介盾。以此为例但不限于:计算机可读介盾可以包括 RAM、 ROM, EEPR0M、 CD-ROM或 其他光盘存储、磁盘存储介盾或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令 或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介盾。此外。任何连 接可以适当的成为计算机可读介盾。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(DSL )或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术从网站、服务 器或者其他远程源传输的,那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、 DSL或者诸如红外线、 无线和 波之类的无线技术包括在所属介盾的定影中。如本发明所使用的,盘(Di sk ) 和碟(di s c ) 包括压缩光碟 ( CD ), 激光碟、光碟、数字通用光碟(DVD )、软盘和蓝光 光碟,其中盘通常磁性的复制数据,而碟则用激光来光学的复制数据。上面的组合也应 当包括在计算机可读介盾的保护范围之内。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述,但本发明并 不限于此。在不脱离本发明的精神和实盾的前提下,本领域普通技术人员可以对本发明 的实施例进行各种等效的修改或替换,而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内。