用于海量多天線無線通信系統(tǒng)中能量高效地傳輸信號的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及用于提高無線通信系統(tǒng)中基站能量效率的設(shè)備和方法。更具體地，本 公開涉及用于在使用多用戶海量多天線的無線通信系統(tǒng)中選擇提高基站能量效率的天線 模式、以及在全部天線中選擇將信號傳送至移動站的天線子集的信號傳輸技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于無線多媒體服務(wù)和社交網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(SNS)隨著智能電話使用的傳播的激勵以及 無線需求(例如，機器對機器通信）的增長，無線數(shù)據(jù)通信量得到了爆發(fā)性的增長。因此，通 過相關(guān)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)傳輸方法不易處理的大數(shù)據(jù)環(huán)境即將到來。
[0003] 隨著大數(shù)據(jù)環(huán)境的到來，海量多輸入多輸出(Μ-Μηω)系統(tǒng)正被考慮用于高效率地 管理無線資源。此外，Μ-Μ頂0系統(tǒng)作為能量有效的綠色通信技術(shù)而引起公眾的關(guān)注。
[0004] 對相關(guān)技術(shù)中的無線通信系統(tǒng)的研究已經(jīng)集中于信道容量的提高，例如更多基站 的安裝或頻帶的保障。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)例如包括試圖提供高信道容量的正交頻分多址 (0FDMA)、多天線系統(tǒng)以及中繼傳輸系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術(shù)問題
[0006] 然而，提供高信道容量不可避免地需要高能量消耗。因此，用于提升信道容量的方 法對于具有有限總能量的裝置或集中于能量效率的網(wǎng)絡(luò)并非是有效的。
[0007] 同時，近年來，隨著Μ-ΜΙΜ0系統(tǒng)和分布式天線系統(tǒng)的出現(xiàn)，基于豐富的資源，移動 站的傳輸需求更容易被滿足。因此，需要最大限度能量有效的并滿足移動站傳輸需求的無 線通信系統(tǒng)。
[0008] 在相關(guān)領(lǐng)域中考慮能量效率的傳輸技術(shù)的情況下，由于使用多個天線，所以需要 考慮的是傳輸功率而不是功率消耗。然而，由于Μ-Μηω系統(tǒng)的出現(xiàn)，操作如此多的天線將消 耗更多功率。
[0009] 因此，存在一種信號傳輸方法的需求來滿足用戶傳輸要求并基于射頻(RF)電路中 的功率消耗和傳輸功率來改善功率效率。
[0010] 作為背景信息給出上述信息的目的僅僅是為了幫助理解本公開的內(nèi)容，而并不是 確定或申明任何上述內(nèi)容是否屬于本公開的現(xiàn)有技術(shù)。
[0011] 解決方案
[0012] 本公開的各方面將至少解決上述問題和/或缺點并且將至少提供如下優(yōu)點。因此， 本公開的一方面將提供用于滿足用戶傳輸需求以及基于射頻(RF)電路中的功率消耗和傳 輸功率來改善基站的功率效率的信號傳輸方法。
[0013] 根據(jù)本公開的一方面，提供了用于在使用海量多天線技術(shù)的無線通信中通過基站 傳輸信號的方法。該方法包括選擇信號待傳送至的移動站、基于全部天線的功率消耗選擇 多天線技術(shù)、在全部天線中選擇將信號傳送至移動站的天線子集、以及通過使用天線子集 將信號傳送至移動站。
[0014]選擇多天線技術(shù)的步驟可包括計算全部天線在每個多天線技術(shù)中的功率并選擇 需要較少功率的多天線技術(shù)。
[0015]選擇天線子集的選擇可包括基于所選的多天線技術(shù)以及各天線的信道增益或天 線之間的關(guān)聯(lián)來選擇天線子集。
[0016]根據(jù)本公開的另一方面，提供了用于在使用海量多天線技術(shù)的無線通信中傳送信 號至移動站的基站。該基站包括配置為向移動站傳送信號/從移動站接收信號的傳送/接收 單元，以及控制器，控制器配置為選擇信號待傳送至的移動站、基于全部天線的功率消耗選 擇多天線技術(shù)、在全部天線中選擇傳送信號至移動站的天線子集、以及通過使用天線子集 控制待傳送至移動站的信號。
[0017]控制器可計算全部天線在每個多天線技術(shù)中的功率并選擇需要較少功率的多天 線技術(shù)。
[0018]控制器可基于所選的多天線技術(shù)以及各天線的信道增益或天線之間的關(guān)聯(lián)來選 擇天線子集。
[0019]本發(fā)明的有益效果
[0020] 如上所述，本公開能夠提供能量高效的用戶調(diào)度方法，并具有通過選擇有效率的 多天線技術(shù)來獲得額外增益的效果。
[0021 ]此外，根據(jù)本公開，可改善基站的功率效率，并同時減少額外使用的天線的數(shù)量， 所以同樣可降低復(fù)雜性。
[0022] 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，通過在下面參照附圖對本公開的多種實施方式的詳細 描述，本公開的其它方面、優(yōu)點、以及顯著特征將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0023]從下列結(jié)合附圖的描述中，本公開的某些實施方式的上述以及其它方面、特征、以 及優(yōu)點將變得更為顯而易見，其中：
[0024]圖1是示出了根據(jù)本公開的實施方式的、在能量高效的信號傳輸方法中基站和移 動站之間的關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)配置示意圖；
[0025]圖2a是示出了根據(jù)本公開的實施方式的能量高效的信號傳輸方法的流程圖；
[0026]圖2b是示出了根據(jù)本公開的實施方式的能量高效的信號傳輸方法的流程圖；
[0027]圖3是示出了根據(jù)本公開的實施方式的在能量高效的信號傳輸方法中選擇用戶的 過程的流程圖；以及
[0028]圖4是示出了根據(jù)本公開的實施方式的、在能量高效的信號傳輸方法中根據(jù)天線 技術(shù)選擇天線子集的過程的流程圖。
[0029]應(yīng)注意的是，在所有附圖中，相同的附圖標號用于描述相同或相似的元件、特征和 結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0030]參照附圖提供以下描述的目的是用于幫助全面理解如權(quán)利要求及其等同所限定 的、本公開的多種實施方式。這些描述包括多個具體細節(jié)以幫助理解，但是應(yīng)該將這些具體 細節(jié)認為是示例性的。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認識到，在不背離本公開的范圍和精 神的條件下，可對本文所述的各種實施方式進行各種改變和修改。此外，為了清楚和簡潔起 見，可能省略了眾所周知的功能和結(jié)構(gòu)的描述。
[0031]在下面的說明和權(quán)利要求中使用的用語和措辭不限于字面含義，相反，這些用語 和措辭僅僅是發(fā)明人用來使得能夠清楚且一致地理解本公開。因此，應(yīng)對本領(lǐng)域的技術(shù)人 員顯而易見的是，本公開的多種實施方式的以下描述僅用于說明目的，并不是為了限制如 所附權(quán)利要求和其等同所定義的本公開的目的。
[0032]應(yīng)理解的是，除非上下文另有明確規(guī)定，否則單數(shù)形式可包括復(fù)數(shù)對象。由此，例 如，參考"部件表面"包括參考一個或多個這樣的表面。
[0033]在使用術(shù)語"基本上"時，意味著不需要精確地實現(xiàn)所敘述的特性、參數(shù)或值，而是 意味著包括例如公差、測量誤差、測量精度限制以及本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的其它因素的 偏差或變化量在不妨礙該特征旨在提供的效果的情況下也是允許的。
[0034]圖1是示出了根據(jù)本公開實施方式的、能量高效的信號傳輸方法中基站和移動站 之間的關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)配置示意圖。
[0035]參照圖1，假設(shè)基站101使用Ντ個天線102,且該基站101需向總共K個移動站傳送信 號。當基站101通過移動站選擇器103選擇將信號同時傳送至的Km個移動站時，基站101通過 使用信號發(fā)生器104形成待傳送至Km個移動站的符號信號，以及通過波束形成器105產(chǎn)生待 傳送的信號，從基站101接收服務(wù)的移動站(k)106的接收信號可由數(shù)學(xué)公式1表示。
[0036] 數(shù)學(xué)公式1
[0037]【公式1】
[0039] 其中，ak表示從基站1 〇 1到移動站(k) 106的路徑損耗，P表示由基站101傳送至移動 站(k) 106的傳輸功率，hk表示從基站101到移動站(k) 106的（1XΝτ)信道矢量，Wk和sk分別表 不由基站101傳送的（ΝτX1)波束加權(quán)矢量和傳輸信號，以及nk表不具有平均值0和方差 的合適^的S高斯^Gaussian)卩棄聲。這;時·，占的總功率、消耗可由數(shù):學(xué)公式;2表;示。
[0040]數(shù)學(xué)公式2 [0041]【公式2】
[0043]其中，Prf表示在基站傳送信號時一個天線需要的射頻(RF)電路的功率消耗。
[0044]圖2a是示出了根據(jù)本公開的實施方式的能量高效的信號傳輸方法的流程圖。
[0045]參照圖2a，在操作210中，基站從上層接收需要數(shù)據(jù)傳輸?shù)膋個移動站的傳輸需求 和傳輸信號，并計算用于各移動站的傳輸需求。
[0046]在操作220中，基站可基于移動站的傳輸需求和信道環(huán)境計算通過單個天線的數(shù) 據(jù)傳輸需要的傳輸功率P〇,k。此后，基站可基于計算的傳輸功率選擇移動站。
[0047]接下來，在操作230,基站確定用于所選擇的移動站的多天線技術(shù)。例如，基站可在 最大比率傳輸(MRT)和迫零波束成形(ZFBF)兩者中選擇消耗更少傳輸功率的多天線技術(shù)。
[0048] 圖2b是示出了根據(jù)本公開的實施方式的能量高效的信號傳輸方法的流程圖。
[0049] 參照圖2b，類似于圖2a，基站可從上層接收需要數(shù)據(jù)傳輸?shù)膋個移動站的傳輸需求 和傳輸信號，并在操作210中可計算用于各移動站的傳輸需求，以及可基于移動站的傳輸需 求和信道環(huán)境計算通過單個天線的數(shù)據(jù)傳輸所需的傳輸功率P〇,k，然后在操作220中可基于 計算的傳輸功率選擇移動站。
[0050] 此后，在操作240中，基站可計算天線的數(shù)量NT,sel，其中，通過該數(shù)量的天線，在通 過所選的多天線技術(shù)進行傳輸時傳輸功率被最小化，以及可在所有Ντ，個天線中選擇能夠 最大化傳輸效率的天線子集。
[0051]同時，雖然在本公開中將圖2a和圖b2區(qū)分為分開的附圖，但是本公開并不限于此。 即，圖2a和圖2b的信號傳輸方法可理解為單獨過程。在這種情況下，圖2b中的操作240可在 圖2a中的操作230之后進行。
[0052]主要舉例說明選擇天線的兩種方法。第一方法是通過比較各天線的信道增益來選 擇天線的方法，第二方法是基于天線之間的關(guān)聯(lián)來選擇天線的方法。<