[发明专利]使用模拟和数字混合波束成形的通信方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及基于波束成形的无线移动通信系统。更具体地说，本发明涉及使用模拟和数字混合波束成形的通信方法和装置。

背景技术

无线通信系统的发展趋势是朝着更高数据速率以满足日益增长的对于无线数据通信量的需求。例如，正在基于诸如正交频分多址(OFDMA)、多输入多输出(MIMO)等等的通信方案，朝着提高的频谱效率开发无线通信系统以提高数据速率。

随着因对智能手机和平板个人电脑(PC)的需求及其导致的需要大量通信量的应用的快速增长，所以对通信量的需求已加速增长，很难简单地通过提高频谱效率来满足猛增的对于无线数据的需求。

为了避免这个问题，近期的兴趣集中在毫米波无线通信系统。当无线通信在毫米波频段提供时，从毫米波频段的频谱特性角度来看，诸如路径损耗和反射损耗的传播损耗增加，并且所导致的缩短的传播距离减小服务覆盖。因此，毫米波无线通信系统可以通过使用波束成形减轻波的路径损耗来扩展服务覆盖，从而增加波的传播距离。

两种类型的波束成形方案是数字波束成形(或发送(Tx)快速傅里叶逆变换前(pre-IFFT)波束成形/接收(Rx)快速傅里叶变换后(post-FFT)波束成形)和模拟波束成形(或Tx post-IFFT波束成形/Rx pre-FFT波束成形)。数字波束成形在数字域基于多输入多输出(MIMO)和数字预编码器或码本使用多个射频(RF)路径，而模拟波束成形使用多个模拟/RF设备(例如移相器、功率放大器(PA)和可变增益放大器(VGA))和天线配置。数字波束成形需要昂贵的数模转换器(DAC)或模数转换器(ADC)并增加了实施复杂度以提高波束成形增益，而模拟波束成形在有效率地使用频率资源或波束成形性能最大化上有局限性。

由于在毫米波段中的波长缩短了，所以使用具有许多排列在小空间中的天线元件的天线阵列(诸如均匀线性阵列(ULA)或均匀平面阵列(UPA))的模拟波束成形是恰当的。但是如前面所述，模拟波束成形在以下方面有局限性：有效率地使用资源方面的有效性，通过诸如单用户MIMO(SU-MIMO)、多用户MIMO(MU-MIMO)的MIMO方案或空间复用来增加用户或系统吞吐量，通过分集或额外的数字波束成形以增加信噪比(SNR)或可靠性。

因此，为了有效率的MIMO/波束成形，存在对支持作为模拟波束成形和数字波束成形的组合的混合波束成形的需要。

以上信息被呈现为仅为帮助理解本公开的背景信息。至于以上任何信息是否可能适用为关于本发明的现有技术，尚未进行确定，也没有进行声明。

发明内容

技术问题

本发明的各方面为解决至少上述的问题和/或缺点，并提供至少如下描述的优点。相应地，本发明一方面是为提供一种在通信系统中发送和接收信号的方法和装置。

本发明的另一方面是提供一种在毫米波通信系统中通过波束成形发送和接收信号的方法和装置。

本发明的另一方面是提供一种用在移动站(MS)和基站(BS)间的信号传输和接收中的通过组合模拟波束成形和数字波束成形的混合波束成形结构。

本发明的另一方面是提供一种方法和装置，通过在MS和BS间的上行链路/下行链路上具有方向性的一个或多个模拟波束集合中选择一个或多个最佳波束，并基于所选的波束使用波束对来有效率地操作数字多输入多输出(MIMO)/波束成形，来有效率地执行混合波束成形。

解决方案

根据本发明的一个方面，提供了使用模拟和数字混合波束成形的通信方法。该通信方法包括：接收来自BS的包括用于混合波束成形的测量和选择条件的第一消息，根据测量和选择条件测量多个BS传输波束的信道，根据测量和选择条件基于信道测量选择至少一个BS传输波束，把关于所选的至少一个BS传输波束的报告信息发送给BS，从BS接收包括用于由BS选择的最终BS传输波束的数字波束成形的测量和报告条件的第二消息，根据测量和报告条件估计用于所选的最终BS传输波束估计有效信道矩阵，基于有效信道矩阵确定用于BS的数字波束成形的反馈信息，把所确定的反馈信息发送给BS，并根据基于反馈信息调度的MIMO模式和/或配置接收来自BS的数据脉冲。