CN116566445B - 用于确定波束干扰的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种装置，包括：MIMO天线，用于使用公共频率和时间限制的物理信道资源传输在多个波束上的波束形成信号；用于计算在所述多个波束的覆盖区域中的每个子扇区中的每个波束的波束形成增益的部件；用于确定在所述多个波束的覆盖区域内的每个波束的波束主导区域的部件；用于在每个波束的主导区域内确定至少部分地共同位于所述波束主导区域内的每个其他波束的波束形成增益的平均值的部件；用于将波束间干扰估计确定为来自每个所述其他波束的每个波束的平均干扰的部件；以及用于基于所述波束间干扰估计来调度所述MIMO天线在所述公共频率和时间限制的物理信道资源上对波束的传输的部件。

Description

用于确定波束干扰的方法和装置

技术领域

本发明涉及确定波束间干扰。

背景技术

当今和未来的无线通信系统，诸如长期演进(LTE)或第五代(5G)，也被称为新无线电(NR)，已被设想使用多输入多输出(MIMO)多天线传输技术。对高吞吐量的不断增加的要求促使诸如5G之类的无线通信系统使用mmWave(毫米波)频率——由于可用的高带宽。

然而，mmWave频率的使用对MIMO性能提出了新的挑战。通过应用幅度和相位预编码/波束形成权重(即波束权重)，从天线阵列中的所有元件在期望方向上传输信号，从而实现了波束形成的数据传输。来自诸如基站(例如gNodeB(gNb))之类的网络元件的大规模MIMO中的大型天线阵列的波束形成传输为期望用户设备(UE)提供改善的信号强度，但是如果波束在其他UE的方向上产生不需要的干扰，则可能会对其他UE产生显著干扰。

多个用户可以在多用户MIMO(MU-MIMO)中的频率-时间资源上同时被调度，同时在用户的主导方向上传输波束形成信号。MU-MIMO通过在相同物理资源块(PRB)上的相同时隙中共同调度多个UE来提高系统吞吐量。只有当朝向一个UE的波束形成传输不会对其他共同调度的UE造成太多干扰时，才能实现MU-MIMO的优势。

因此，MU-MIMO传输会受到强烈的同信道干扰，而单用户MIMO(SU-MIMO)则不是这种情况。然而，目前使用的干扰管理方法更适合于SU-MIMO而不适合于MU-MIMO。

发明内容

现在，已经发明了一种改进的方法和实现该方法的技术设备，从而解决了上述问题。各个方面包括方法、装置和包括计算机程序或存储在其中的信号的非暂时性计算机可读介质，其特征在于独立权利要求中陈述的内容。在从属权利要求和对应的附图和描述中公开了实施例的各种细节。

本发明的各种实施例所寻求的保护范围由独立权利要求来阐明。本说明书中描述的不属于独立权利要求的范围的实施例和特征(如果有的话)将被解释为有助于理解本发明的各种实施例的示例。

根据第一方面，提供了一种装置，包括：多输入多输出(MIMO)天线，用于使用公共频率和时间限制的物理信道资源传输在多个波束上的波束形成信号；用于计算所述多个波束的覆盖区域中的每个子扇区中的每个波束的波束形成增益的部件；用于确定在所述多个波束的覆盖区域内的每个波束的波束主导区域的部件；用于在每个波束的主导区域内确定至少部分地共同位于所述波束主导区域内的每个其他波束的波束形成增益的平均值的部件；用于将波束间干扰估计确定为来自每个所述其他波束的每个波束的平均干扰的部件；以及用于基于所述波束间干扰估计来调度所述MIMO天线在所述公共频率和时间限制的物理信道资源上对波束的传输的部件。

根据一个实施例，该装置包括用于在二维表中存储来自每个所述其他波束值的每个波束的平均干扰的值的部件。

根据一个实施例，子扇区被定义为方位角和仰角的范围。

根据一个实施例，该装置包括用于计算波束i的波束形成增益的部件，该波束i的波束权重向量由在方位角和仰角(θ，φ)对上的n_TRX/2×1长度权重向量b_i给出，波束i的波束形成增益被计算为：

B_i(θ，φ)＝||H_θ,φb_i||²

其中H_θ,φ是在(θ，φ)方向上的1×n_TRX/2导向向量，并且n_TRX是发射机的发射接收单元(TRX)的数量。

根据一个实施例，该装置包括用于将每个波束i的波束主导区域确定为下式的部件：

其中R是根据预定义的量化策略、并且在感兴趣覆盖区域中的所有(θ，φ)角度对的集合，并且B_x(θ，φ)是波束x分别在方位角和仰角θ和处的波束形成增益。

根据一个实施例，该装置用于按照下式计算从波束b_j到b_i的平均干扰的部件：

其中|BDR_i|是集合BDR_i的基数，或集合BDR_i中的条目数。

根据一个实施例，该装置包括用于在多用户MIMO(MU-MIMO)调度中使用波束间干扰估计进行用户配对决策的部件。

根据一个实施例，该装置包括用于在MU-MIMO调度中使用波束间干扰估计进行多用户信号+干扰噪声比(MU-SINR)计算的部件。

根据一个实施例，该装置包括用于使用波束间干扰估计来调度由多个发射/接收点(TRP)联合服务的用户设备的部件。

根据第二方面的方法，包括：由多输入多输出(MIMO)天线使用公共频率和时间限制的物理信道资源传输在多个波束上的波束形成信号；计算在所述多个波束的覆盖区域中的每个子扇区中的每个波束的波束形成增益；确定所述多个波束的覆盖区域内的每个波束的波束主导区域；在每个波束的主导区域内，确定至少部分地共同位于所述波束主导区域内的每个其他波束的波束形成增益的平均值；将波束间干扰估计确定为来自每个所述其他波束的每个波束的平均干扰；以及基于所述波束间干扰估计，调度所述MIMO天线在所述公共频率和时间限制的物理信道资源上对波束的传输。

根据其他方面的计算机可读存储介质包括用于由装置使用的代码，其在由处理器执行时，使装置执行上述方法。

附图说明

为了更完整地理解示例实施例，现在对结合附图做出的以下描述进行参考，其中：

图1示出了根据实施例的用于包括波束分布布置的装置的示意性框图；

图2示意性地示出了根据示例实施例的装置的布局；

图3示出了示例性无线电接入网络的一部分；

图4示出了几个波束在方位角方向上的波束空间中的波束增益(以dB为单位)的示例；

图5示出了根据一个实施例的用于估计波束间干扰的流程图；和

图6a和图6b示出了根据各种实施例的波束对及其在波束主导区域中的平均干扰(线性)的示例。

具体实施方式

下面更详细地描述执行干扰管理的合适的装置和可能的机制。虽然下文聚焦于5G网络，但是下文进一步描述的实施例绝不限于仅被实现在所述网络中，而是它们适用于实现MU-MIMO传输的任何网络中。

在这点上，首先参考图1和图2，其中图1示出了可以包括根据实施例的布置的示例性装置或电子设备50的示意性框图。图2示出了根据示例实施例的装置的布局。在下面将解释图1和图2的元件。

电子设备50例如可以是无线通信系统的移动终端或用户装备。装置50可包括用于包含和保护设备的外壳30。装置50还可以包括显示器32和小键盘34。代替小键盘，用户接口可以被实现为虚拟键盘或作为触敏显示器的一部分的数据输入系统。

装置可以包括麦克风36或可以是数字或模拟信号输入的任何合适的音频输入。装置50还可以包括音频输出设备，诸如耳机38、扬声器或模拟音频或数字音频输出连接中的任何一个。装置50还可以包括电池40(或者该设备可以由诸如太阳能电池、燃料电池或发条发电机之类的任何合适的移动能源设备供电)。该装置还可以包括能够记录或捕获图像和/或视频的相机42。装置50还可以包括用于与其他设备进行短程视线通信的红外线端口41。在其他实施例中，装置50还可以包括任何合适的短程通信解决方案，诸如例如蓝牙无线连接或USB/火线有线连接。

装置50可以包括用于控制装置50的控制器56或处理器。控制器56可以被连接到存储器58，存储器58可以存储用户数据和用于在控制器56上实现的指令。存储器可以是随机存取存储器(RAM)和/或只读存储器(ROM)。存储器可以存储包括指令在内的计算机可读的、计算机可执行的软件，这些指令在被执行时使控制器/处理器执行本文所描述的各种功能。在一些情况下，软件可能无法直接由处理器执行，但是可能会使计算机(例如，在被编译和被执行时)执行本文所描述的功能。控制器56还可以被连接到编解码器电路54，编解码器电路54适用于执行音频和/或视频数据的编码和解码或者协助由控制器所执行的编码和解码。

装置50可以包括无线电接口电路52，其被连接到控制器，并且适用于生成无线通信信号，例如用于与蜂窝通信网络、无线通信系统或无线局域网通信。装置50还可以包括连接到无线电接口电路52的天线44，用于将在无线电接口电路52处生成的射频信号传输到(多个)其他装置，并从(多个)其他装置接收射频信号。

在下文中，将使用基于高级长期演进(高级LTE，LTE-A)或新无线电(NR，5G)的接入架构作为实施例可以被应用到的接入架构的示例来描述不同的示例性实施例，然而不将实施例限制为这样的架构。本领域技术人员可以了解，通过适当地调整参数和过程，实施例也可以被应用于具有合适部件的其他种类的通信网络。适用系统的其他选项的一些示例是通用移动电信系统(UMTS)无线电接入网络(UTRAN或E-UTRAN)、长期演进(LTE，与E-UTRA相同)、无线局域网(WLAN或WiFi)、全球微波接入互操作性(WiMAX)、蓝牙个人通信服务(PCS)、宽带码分多址(WCDMA)、使用超宽带(UWB)技术的系统、传感器网络、移动自组织网络(MANET)和互联网协议多媒体子系统(IMS)或其任何组合。

图3描绘了仅示出一些元件和功能实体的简化系统架构的示例，所有这些都是逻辑单元，其实现可能与所示的不同。图3中所示的连接是逻辑连接；实际的物理连接可能有所不同。对于本领域技术人员显而易见的是，该系统通常还包括除了图3中所示的功能和结构之外的其他功能和结构。然而，实施例不限于作为示例而被给出的系统，本领域技术人员可以将该解决方案应用于具有必要属性的其他通信系统。

图3的示例示出了示例无线电接入网络的一部分。

图3示出了用户设备300和302，其被配置为在小区中的一个或多个通信信道上与提供该小区的接入节点(诸如(e/g)NodeB)304进行无线连接。从用户设备到(e/g)NodeB的物理链路被称为上行链路或反向链路，从(e/g)NodeB到用户设备的物理链路被称为下行链路或前向链路。应当了解，(e/g)NodeB或其功能性可以通过使用适合于这种用途的任何节点、主机、服务器或接入点等实体来实现。

通信系统通常包括多于一个(e/g)NodeB，在这种情况下，(e/g)NodeB也可以被配置为通过为此目的而设计的有线或无线链路而彼此通信。这些链路可以被用于信令目的。(e/g)NodeB是计算设备，其被配置为控制与其耦合的通信系统的无线电资源。NodeB也可以被称为基站、接入点或任何其他类型的接口设备，包括能够在无线环境中操作的中继站。(e/g)NodeB包括或被耦合到收发器。从(e/g)NodeB的收发器提供到天线单元的连接，该天线单元建立到用户设备的双向无线电链路。天线单元可以包括多个天线或天线元件。(e/g)NodeB进一步被连接到核心网络310(CN或下一代核心NGC)。取决于系统，在CN侧的对应方可以是服务网关(S-GW，路由和转发用户数据分组)、分组数据网络网关(P-GW)、以用于提供用户设备(UE)到外部分组数据网络的连接性，或者是移动管理实体(MME)等等。CN可以包括可以被称为管理实体的网络实体或节点。网络实体的示例至少包括接入和移动性管理功能(AMF)。

用户设备(也被称为用户装备(UE)、用户终端、终端设备、无线设备、移动台(MS)等)图示了一种类型的装置，向其分配和指派空中接口上的资源，并且因此本文所描述的针对用户设备的任何特征都可以用对应的网络装置(诸如中继节点、eNB和gNB)来实现。这种中继节点的示例是朝向基站的第3层中继(自回程中继)。

用户设备通常指的是便携式计算设备，其包括使用或不使用订户识别模块(SIM)进行操作的无线移动通信设备，包括但不限于以下类型的设备：移动台(移动电话)、智能电话、个人数字助理(PDA)、手机、使用无线调制解调器的设备(警报或测量设备等)、笔记本电脑和/或触摸屏计算机、平板电脑、游戏机、笔记本电脑和多媒体设备。应当了解，用户设备也可以是几乎排他性的仅上行链路设备，其中的示例是向网络加载图像或视频剪辑的相机或摄像机。用户设备也可以是具有操作在物联网(IoT)网络中的能力的设备，该IoT网络是在其中在不需要人对人或人机交互的情况下通过网络为对象提供传送数据的能力的场景。因此，用户设备可以是IoT设备。用户设备还可以利用云。在一些应用中，用户设备可以包括带有无线电部分的小型便携式设备(诸如手表、耳机或眼镜)，并且计算在云中进行。用户装备(或在一些实施例中为第3层中继节点)被配置为执行一个或多个用户设备功能性。用户设备也可以被称为订户单元、移动台、远程终端、接入终端、用户终端或用户装备(UE)，仅举几个名称或装置。

本文所描述的各种技术也可以被应用于网络物理系统(CPS)(控制物理实体的协作计算元件的系统)。CPS可以使得能够和利用嵌入在不同位置处的物理对象中的大量互连ICT设备(传感器、执行器、处理器微控制器等)。移动网络物理系统(其中所讨论的物理系统具有固有的移动性)是网络物理系统的子类别。移动物理系统的示例包括由人类或动物所运送的移动机器人和电子产品。

另外，虽然装置已被描绘为单个实体，但是可以实现不同的单元、处理器和/或存储器单元(图1中未全部示出)。

5G支持使用多输入多输出(MIMO)天线、比LTE多得多的基站或节点(所谓的小小区概念)，包括与较小基站协作操作并采用各种无线电技术的宏站点，这取决于服务需求、用例和/或可用频谱。无线电网络的接入节点形成发射/接收(TX/Rx)点(TRP)，并且UE期望接入至少部分重叠的多个TRP的网络，诸如宏小区、小小区、微微小区、毫微微小区、远程无线电头端、中继节点等。接入节点可以提供有能够使用多个同时的无线电波束以用于与UE进行通信的大规模MIMO天线，即由例如数百个天线元件组成的非常大的天线阵列，被实现在单个天线面板或多个天线面板中。UE可以被提供有MIMO天线，该天线具有由例如数十个天线元件组成的天线阵列，被实现在单个天线面板或多个天线面板中。因此，UE可以接入使用一个波束的一个TRP、使用多个波束的一个TRP、使用一个(公共)波束的多个TRP或使用多个波束的多个TRP。

4G/LTE网络支持一些多TRP方案，但是在5G NR中，多TRP特征被增强，例如经由多TRP传输多个控制信号，其使得能够提高链路分集增益。此外，高载波频率(例如毫米波)与大规模MIMO天线一起需要针对多TRP技术的新波束管理过程。

5G移动通信支持范围广泛的用例和相关应用，包括视频流、增强现实、不同的数据共享方式和各种形式的机器类型应用(诸如(大规模)机器类型通信(mMTC)，包括车辆安全、不同的传感器和实时控制。5G预计将拥有多个无线电接口，即低于6GHz、cmWave和mmWave，并且还能够与现有的传统无线电接入技术(诸如LTE)集成。至少在早期阶段，与LTE的集成可以被实现，作为一个系统，其中宏覆盖由LTE提供，而5G无线电接口接入来自通过聚合到LTE的小小区。换句话说，5G计划同时支持RAT间可操作性(诸如LTE-5G)和RI间可操作性(无线电接口间可操作性，诸如低于6GHz-cmWave，低于6GHz-cmWave-mmWave)。在5G网络中考虑使用的概念之一是网络切片，其中可以在同一基础设施中创建多个独立且专用的虚拟子网(网络实例)，以运行对时延、可靠性、吞吐量和移动性有不同要求的服务。

用于5G NR的频带被分为两个频率范围：频率范围1(FR1)，包括低于6GHz的频带，即由以前的标准传统上使用的频带，以及扩展到涵盖410MHz至7125MHz的潜在新频谱产品的新频带，以及频率范围2(FR2)，包括从24.25GHz至52.6GHz的频带。因此，FR2包括mmWave范围内的频带，由于它们的范围更短和可用带宽更高，与FR1中的频带相比，它们在无线电资源管理方面需要一些不同的方法。

LTE网络中的当前架构在无线电中是完全分布的并且在核心网络中是完全集中的。5G中的低时延应用和服务需要将内容带到靠近无线电，从而导致本地突破(break out)和多接入边缘计算(MEC)。5G使得分析和知识生成能够发生在数据源处。这种方法需要利用可能无法持续连接到网络的资源，诸如笔记本电脑、智能电话、平板电脑和传感器。MEC为应用和服务托管提供了分布式计算环境。它还具有在靠近蜂窝用户的地方存储和处理内容以加快响应时间的能力。边缘计算涵盖了广泛的技术，诸如无线传感器网络、移动数据采集、移动签名分析、协作分布式点对点自组织联网和处理也可归类为本地云/雾计算和网格/网状计算、露计算、移动边缘计算、cloudlet、分布式数据存储和检索、自主自愈网络、远程云服务、增强和虚拟现实、数据缓存、物联网(大规模连接性和/或时延关键)、关键通信(自动驾驶汽车、交通安全、实时分析、时间关键型控制、医疗保健应用)。

通信系统还能够与诸如公共交换电话网络或互联网312之类的其他网络通信，或利用由它们提供的服务。通信网络还能够支持云服务的使用，例如核心网络操作的至少一部分可以作为云服务来执行(这在图3中由“云”314描绘)。通信系统还可以包括中央控制实体等，为不同运营商的网络提供设施以例如在频谱共享方面进行协作。

边缘云可以通过利用网络功能虚拟化(NFV)和软件定义网络(SDN)而被带入到无线电接入网(RAN)。使用边缘云可能意味着至少部分地在与远程无线电头端或包括无线电部分的基站操作耦合的服务器、主机或节点中执行接入节点操作。节点操作也可能分布在多个服务器、节点或主机之间。云RAN架构的应用使得RAN实时功能能够在RAN侧(在分布式单元DU中)被执行，并且非实时功能能够以集中化的方式(在集中式单元CU 308中)被执行。

还应当理解，核心网络操作和基站操作之间的工作的分配可能与LTE的不同，或者甚至不存在。可能使用的其他一些技术进步是大数据和全IP，它们可能会改变网络的构建和管理方式。5G(或新无线电，NR)网络被设计为支持多个层次结构，其中MEC服务器可以被放置在核心与基站或节点B(gNB)之间。应该了解，MEC也可以被应用于4G网络。gNB是支持5G网络(即NR)的下一代NodeB(或新的NodeB)。

5G还可以利用非陆地节点306(例如接入节点)来增强或补充5G服务的覆盖——例如通过提供回程、对无线设备的无线接入、机器对机器(M2M)通信的服务连续性、物联网(IoT)设备的服务连续性、车辆上的乘客的服务连续性、确保关键通信的服务可用性和/或确保未来铁路/海运/航空通信的服务可用性。非陆地节点可以具有相对于地球表面的固定位置，或者非陆地节点可以是可以相对于地球表面移动的移动非陆地节点。非陆地节点可以包括卫星和/或HAPS。卫星通信可以利用地球静止轨道(GEO)卫星系统，但是也可以利用低地球轨道(LEO)卫星系统，特别是巨型星座(在其中部署了数百个(纳米)卫星的系统)。巨型星座中的每颗卫星都可以覆盖创建地面小区的若干启用卫星的网络实体。地面小区可以通过地面中继节点304或由位于地面或卫星中的gNB来创建。

本领域技术人员了解，所描绘的系统仅是无线电接入系统的一部分的示例，并且在实践中，该系统可以包括多个(e/g)NodeB，用户设备可以接入多个无线电小区，并且系统还可以包括其他装置，诸如物理层中继节点或其他网络元件等。(e/g)NodeB中的至少一个或可以是归属(e/g)nodeB。另外，在无线电通信系统的地理区域中，可以提供多个不同种类的无线电小区以及多个无线电小区。无线电小区可以是宏小区(或伞状小区)，它们是大型小区，通常具有高达数十公里的直径，或者它们可以是较小的小区，诸如微小区、毫微微小区或微微小区。图1的(e/g)NodeB可以提供任何类型的这些小区。蜂窝无线电系统可以被实现为包括多种小区的多层网络。通常，在多层网络中，一个接入节点提供一个种类的一个或多个小区，因此需要多个(e/g)NodeB来提供这样的网络结构。

为了满足改进通信系统的部署和性能的需要，已经引入了“即插即用”(e/g)NodeB的概念。通常，除了归属(e/g)NodeB(H(e/g)NodeB)之外，能够使用“即插即用”(e/g)NodeB的网络还包括归属NodeB网关，或HNB-GW(图1中未示出)。通常安装在运营商网络内的HNB网关(HNB-GW)可以将来自大量HNB的业务聚合回到核心网络。

无线电资源控制(RRC)协议在各种无线通信系统中被用于定义UE和基站(诸如eNB/gNB)之间的空中接口。该协议由3GPP在针对LTE的TS 36.331中以及在针对5G的TS38.331中指定。就RRC而言，UE可以在LTE中以及在5G中操作在空闲模式中或在连接模式中，其中对于UE可用的无线电资源取决于UE当前所在的模式。在5G中，UE也可以操作在非活动模式中。在RRC空闲模式中，UE没有用于通信的连接，但是UE能够监听寻呼消息。在RRC连接模式中，UE可以操作在不同的状态，诸如CELL_DCH(专用信道)、CELL_FACH(前向接入信道)、CELL_PCH(小区寻呼信道)和URA_PCH(URA寻呼信道)。UE可以经由各种逻辑信道来与eNB/gNB进行通信，如广播控制信道(BCCH)、寻呼控制信道(PCCH)、公共控制信道(CCCH)、专用控制信道(DCCH)、专用业务信道(DTCH)。

状态之间的转变由RRC的状态机来控制。当UE上电时，它处于断开连接模式/空闲模式中。UE可以通过初始附接或通过连接建立而转到RRC连接模式。如果短时间内没有来自UE的活动，eNB/gNB可以通过切换到RRC Inactive(RRC非活动)来暂停其会话，并且可以通过切换到RRC连接模式来恢复其会话。UE可以从RRC连接模式或RRC非活动模式切换到RRC空闲模式。

从网络到UE的实际用户和控制数据经由下行链路物理信道来传输，在5G中其包括携带必要的下行链路控制信息(DCI)的物理下行链路控制信道(PDCCH)，携带用户的用户数据和系统信息的物理下行链路共享信道(PDSCH)，以及携带必要的系统信息的物理广播信道(PBCH)，以使得UE能够接入5G网络。

从UE到网络的用户和控制数据经由上行链路物理信道来传输，在5G中它包括被用于上行链路控制信息(包括HARQ反馈确认、调度请求和用于链路适配的下行链路信道状态信息)的物理上行链路控制信道(PUCCH)，被用于上行链路数据传输的物理上行链路共享信道(PUSCH)，以及被UE用于请求连接建立(被称为随机接入)的物理随机接入信道(PRACH)。

对于5G技术，最重要的设计目标之一是改进可靠性和时延的指标，以及网络弹性和灵活性。

特别是在考虑到UE在频率范围2(FR2；24.25GHz至52.6GHz)(包括mmWave范围)中的操作时，UE实现预计将具有多个天线面板(多面板UE，MPUE)以在大立体角上执行波束导向，从而旨在将可靠性最大化。

在FR2中，gNB和UE都预计使用“窄”波束来操作，这意味着gNB使用比扇区宽波束更窄的辐射模式来操作，而UE使用比全向波束更窄的辐射模式来操作。通过应用幅度和相位预编码/波束形成权重(即波束权重)，从天线阵列中的所有元件在期望方向上传输信号，从而实现了波束形成的数据传输。来自网络元件(诸如基站(gNb))的大规模MIMO中的大型天线阵列的波束形成传输为期望用户设备(UE)提供增强信号强度，但是如果波束在其他UE的方向上产生不需要的干扰，则可能会对其他UE产生显著干扰。

多个用户可以在多用户MIMO(MU-MIMO)中的频率-时间资源上同时被调度，同时在用户的主导方向上传输波束形成信号。MU-MIMO通过在相同物理资源块(PRB)上的相同时隙中共同调度多个UE来提高系统吞吐量。只有当朝向一个UE的波束形成传输不会对其他共同调度的UE造成太多干扰时，才能实现MU-MIMO的优势。

基于波束的操作的原因取决于对增加阵列/天线增益以补偿mmWaves处的较高耦合损耗的需要，但是它也带来了一些技术限制。基于波束的操作需要gNB和UE之间的良好波束对应关系，这很难维护，因为波束非常窄，并且因此在空间域中具有很大的自由度，它对gNB和UE之间的阻塞和波束未对准以及UE的移动性和旋转效应非常敏感。

波束之间的相关性计算的一种方法是对其波束权重执行点积或内积，即其中b₁和b₂是波束1和2的n_TRx×1长度波束权重向量。有时，干扰也被计算为其中b′₁和b′₂是与单极化相对应的长波束权向量。这种方法可能导致一个波束对另一个波束的干扰的不准确估计。这是因为该度量仅计算一个波束在另一个波束的视轴波束方向上的干扰，但是当UE报告该波束为最佳波束时，UE可以位于该波束的波束主导方向上的任何位置。

图4示出了几个波束在方位角方向上的波束空间中的波束增益(以dB为单位)的示例。波束的波束主导区域可以由主瓣及其旁瓣中的一些区域组成。对波束的干扰可能是由于另一个波束的主瓣或旁瓣出现在其波束主导区域中。例如，波束id 1的主导区域如下所示，即与所有其他波束相比，波束id 1具有最大波束形成增益的区域。正如所观察到的，即使波束16在波束1的波束指向方向上似乎为零，并且波束8在波束1的视轴中具有更大的干扰，但是与波束8相比，波束16的旁瓣在波束1的主导区域中产生更多干扰。

要注意的是，如果仅将波束权重向量的内积用作干扰的指示符，则这种差异不会被揭示。波束16和波束1将具有内积为0，因为两个波束权重向量是正交的，而波束8和波束1将具有更大的内积。然而，波束16对波束1的干扰比波束8大。因此，计算波束权重向量的内积的干扰不足以确定它们之间的相关性或干扰，而是需要将整个方位角和仰角空间予以考虑。

在下文中，将根据各种实施例更详细地描述用于估计波束间干扰的增强方法。

该方法在图5的流程图中被公开为反映网络元件(诸如接入节点，例如基站(gNb))的操作，其中该方法包括由多个输入多输出(MIMO)天线使用公共频率和时间限制的物理信道资源传输(500)在多个波束上的波束形成信号；计算(502)在所述多个波束的覆盖区域中的每个子扇区中的每个波束的波束形成增益；确定(504)在所述多个波束的覆盖区域内的每个波束的波束主导区域；在每个波束的主导区域内，确定(506)至少部分地共同位于所述波束主导区域内的每个其他波束的波束形成增益的平均值；将波束间干扰估计确定(508)为来自每个所述其他波束的每个波束的平均干扰；基于所述波束间干扰估计，调度(510)由所述MIMO天线在所述公共频率和时间限制的物理信道资源上的波束的传输。

因此，波束间干扰被计算为每个波束(第一波束)对另一个波束(第二波束)产生的平均干扰功率，作为第一波束在第二波束的波束主导区域中的平均波束形成增益。这种方法背后的基本原理是，当特定UE选择第二波束作为其最佳波束时，这可能发生在第二波束具有最大波束形成增益的任何子扇区中。然而，网络侧，例如gNB，不知道UE的主导路径所在的(多个)子扇区。因此，可以假设UE的主导路径同样有可能位于第二波束是主导波束的任何子扇区中。鉴于此，第一波束对第二波束的干扰被计算为第一波束在第二波束的波束主导区域中的平均波束形成增益。

根据一个实施例，子扇区被定义为方位角和仰角的范围。

因此，子扇区是一个扇区或多个扇区的覆盖区域中的感兴趣的方位角和仰角区域的角度跨度，其中角度跨度可以用一些预定义的方位角和仰角粒度来量化，例如1°。被用于计算波束干扰的角度跨度可以是：例如，对于120°小区开口，方位角为-60°至+60°并且仰角为-20°至+10°的角度跨度，其中针对二者都使用1°的粒度。

在每个子扇区中，可以找到针对每个(方位角，仰角)角度对而言具有最高增益的波束。角度的集合可以被称为波束1的波束主导区域，其中(az，el)是分别属于子扇区的方位角和仰角，即扇区覆盖区域中的角度的量化集合，B_j(az，el)是波束j在方向(az，el)上的波束形成增益。

根据一个实施例，该方法包括将来自每个所述其他波束值的每个波束的平均干扰的值存储在二维表中。

因此，对于每个波束，在其波束主导区域中，从所述其他波束中的每一个其他波束计算在该波束主导区域中的角度上进行平均的平均干扰。这些值可以被存储在二维表中，其简化示例如下所示。在表中，I_{x_y}表示在波束x的波束主导区域中波束y对波束x的平均干扰。

在下文中，更详细地描述了与该方法和一些实施例相关的一些步骤以便计算波束到波束平均干扰的映射。

因此，在一个或多个扇区覆盖区域中的每个方位角和仰角对中计算每个波束的波束增益。根据一个实施例，波束i的波束权重向量由方位角和仰角对上的n_TRX/2×1长度权重矢量b_i给出，针对波束i的波束形成增益被计算为：

B_i(θ，φ)＝||H_θ,φb_i||²

其中H_θ，φ是在(θ，φ)方向上的1×n_TRX/2导向向量，并且n_TRX是发射机的发射接收单元(TRX)的数量。例如，可以如3GPP 38.901中针对3D空间信道模型的生成所指定的那样来计算导向向量。

根据一个实施例，每个波束i的波束主导区域被确定如下：

其中R是根据预定义的量化策略、并且在感兴趣的覆盖区域中的所有(θ，φ)角度对的集合，并且B_x(θ，φ)是波束x分别在方位角和仰角θ和处的波束形成增益。

如上面所提及，在每个波束的主导区域内，确定所有其他波束的波束增益的平均值。根据一个实施例，从波束b_j到b_i的平均干扰被计算为：

其中|BDR_i|是集合BDR_i的基数，或集合BDR_i中的条目数。

如上面计算出的干扰I_{x_y}可以被用于计算多用户信号+干扰噪声比(MU-SINR)、比例公平调度(PF)度量等，以用于用户的选择。MU-SINR又可以被用在用于共同调度的UE的调制和编码方案(MCS)选择的链路自适应算法中。

根据一个实施例，波束间干扰估计被用于MU-MIMO调度中的用户配对决策。因此，如上所示，波束间干扰表可以被用来以MU-MIMO方式共同调度服务波束相互干扰较少的那些用户，以提高频谱效率。

根据一个实施例，波束间干扰估计被用于MU-MIMO调度中的MU-SINR计算。因此，基于SU-SINR来计算MU-SINR，同时虑及了共同调度的UE之间的MU干扰。MU-SINR被用于确定MCS。适当的MCS通过针对传输的预期信道条件而使用最佳MCS，来提高吞吐量。用户u的针对层l_u的MU-SINR被计算如下：

其中P是共同调度的UE的总数，并且u′表示共同调度的干扰UE的索引。SU-SINR由UE来计算，假设将全部基站传输功率被分配给感兴趣的UE，但是在MU-MIMO传输期间，传输功率在P个共同调度的UE之间被平均划分。被用于用户u′的层l_u′传输的波束对被用于用户u的层l_u的波束的干扰为

根据一个实施例，波束间干扰估计还可以被用于调度由多个发射/接收点(TRP)联合服务的用户。处于多个TRP(小区)的覆盖范围内的UE由来自这些TRP的波束来服务，这些TRP对彼此具有最高干扰。因此，当多个TRP使用其最重叠的波束来服务时，UE的性能得到改善。

图6a和图6b示出了波束主导区域中的波束对和平均干扰(线性)的一些示例性曲线图。结果背后的测量布置包括一个维度为12x8x2的天线阵列，其中垂直方向上的3个相邻辐射器组合为一个传输接收单元(TRX)。总共有225个过采样DFT波束，因此创建了一个大小为225x225的表，以提供从每个波束到每个其他波束的平均干扰。

在图6a中所示的示例中，波束id 1和2在方位角上彼此更接近并且在仰角上完全重叠。因此，这些波束在它们的主导区域中存在很大的相互重叠。波束id 2对波束id 1的平均干扰I_{1_2}＝31.46dB，并且波束id 1对波束id 2的平均干扰I_{2_1}＝31.5dB。

在图6b中所示的示例中，波束14和6之间的相关性示出这两个波束在方位角上间隔足够大，并且因此它们的主瓣之间的相关性不显著。只有这些波束的旁瓣在其他波束中每个其他波束的波束主导区域中产生干扰。因此干扰低，即I_{14_6}＝4.96dB和I_{6_14}＝9.87dB。

如以上两个示例所示，不同波束的干扰可能存在巨大差异。因此，如由该方法和相关实施例所定义的波束间干扰的准确计算使得能够显著提高MU-MIMO增益。

根据一个方面，诸如基站(gNb)之类的装置包括：多输入多输出(MIMO)天线，用于使用公共频率和时间限制的物理信道资源传输在多个波束上的波束形成信号；用于计算在所述多个波束的覆盖区域中的每个子扇区中的每个波束的波束形成增益的部件；用于确定所述多个波束的覆盖区域内的每个波束的波束主导区域的部件；用于在每个波束的主导区域内确定至少部分地共同位于所述波束主导区域内的每个其他波束的波束形成增益的平均值的部件；用于将波束间干扰估计确定为来自每个所述其他波束的每个波束的平均干扰的部件；以及用于基于所述波束间干扰估计来调度所述MIMO天线在所述公共频率和时间限制的物理信道资源上对波束的传输的部件。

根据一个实施例，该装置包括用于在二维表中存储来自每个所述其他波束值的每个波束的平均干扰的值的部件。

根据一个实施例，子扇区被定义为方位角和仰角的范围。

根据一个实施例，该装置包括用于计算波束i的波束形成增益的部件，该波束i的波束权重向量由在方位角和仰角(θ，φ)对上的n_TRX/2×1长度权重向量b_i给出，该波束形成增益被计算为：

B_i(θ，φ)＝||H_θ,φb_i||²

其中H_θ，φ是在(θ，φ)方向上的1×n_TRX/2导向向量。

根据一个实施例，该装置包括用于将每个波束i的波束主导区域确定为下式的部件：

其中R是根据预定义的量化策略、并且在感兴趣的覆盖区域中的所有(θ，φ)角度对的集合。

根据一个实施例，该装置包括用于按照下式计算从波束b_j到b_i的平均干扰的部件：

其中|BDR_i|是集合BDR_i的基数，或集合BDR_i中的条目数。

根据一个实施例，该装置包括用于在多用户MIMO(MU-MIMO)调度中使用波束间干扰估计进行用户配对决策的部件。

根据一个实施例，该装置包括用于在MU-MIMO调度中使用波束间干扰估计进行多用户信号+干扰噪声比(MU-SINR)计算的部件。

根据一个实施例，该装置包括用于使用波束间干扰估计来调度由多个发射/接收点(TRP)联合服务的用户设备的部件。

此处和相关实施例中提到的部件可以包括至少一个处理器；以及包括计算机程序代码的至少一个存储器，该至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器一起，引起该装置的执行。

根据另一方面的装置包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述至少一个存储器存储有在其上的计算机程序代码，该至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器一起，使该装置至少执行：由多输入多输出(MIMO)天线使用公共频率和时间限制的物理信道资源传输在多个波束上的波束形成信号；计算在所述多个波束覆盖区域中的每个子扇区中的每个波束的波束形成增益；确定在所述多个波束的覆盖区域内的每个波束的波束主导区域；在每个波束的主导区域内确定至少部分地共同位于所述波束主导区域内的每个其他波束的波束形成增益的平均值；将波束间干扰估计确定为来自每个所述其他波束的每个波束的平均干扰；并且基于所述波束间干扰估计，调度所述MIMO天线在所述公共频率和时间限制的物理信道资源上对波束的传输。

另一方面涉及一种计算机程序产品，存储在非暂时性存储介质上，计算机程序产品包括计算机程序代码，该计算机程序代码当由至少一个处理器执行时，使装置至少执行：由多输入多输出(MIMO)天线使用公共频率和时间限制的物理信道资源传输在多个波束上的波束形成信号；计算所述多个波束覆盖区域中的每个子扇区中的每个波束的波束形成增益；确定所述多个波束的覆盖区域内的每个波束的波束主导区域；在每个波束的主导区域内确定至少部分地共同位于所述波束主导区域内的每个其他波束的波束形成增益的平均值；将波束间干扰估计确定为来自每个所述其他波束的每个波束的平均干扰；并且基于所述波束间干扰估计，调度所述MIMO天线在所述公共频率和时间限制的物理信道资源上对波束的传输。

一般来说，本发明的各种实施例可以以硬件或专用电路或其任何组合来实现。虽然本发明的各个方面可以被图示和描述为框图或使用一些其他图形表示，但是众所周知，作为非限制性示例，本文所述的这些块、装置、系统、技术或方法可以以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备或其某种组合来实现。

本发明的实施例可以被实践在诸如集成电路模块之类的各种组件中。集成电路的设计基本上是一个高度自动化的过程。复杂而强大的软件工具可用于将逻辑级设计转换为准备好在半导体衬底上蚀刻和形成的半导体电路设计。

程序，诸如由加利福尼亚州山景城的Synopsys公司和加利福尼亚州圣何塞的Cadence Design公司提供的那些程序，使用完善的设计规则以及预先存储的设计模块库来对导体进行自动布线并将组件定位在半导体芯片上。一旦完成了半导体电路的设计，就可以将标准化电子格式(例如，Opus、GDSII等)的设计结果传输到半导体制造设施或“制造厂”进行制造。

前面的描述已经通过示例性和非限制性示例的方式提供了对本发明的示例性实施例的完整且信息丰富的描述。然而，当结合附图和所附示例阅读上述描述时，各种修改和改编对于相关领域的技术人员而言将变得显而易见。然而，对本发明教导的所有此类和类似修改仍将落入本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种用于确定波束干扰的装置，包括：

多输入多输出(MIMO)天线，用于使用公共频率和时间限制的物理信道资源，传输在多个波束上的波束形成信号；

用于计算在所述多个波束的覆盖区域中的每个子扇区中的每个波束的波束形成增益的部件；

用于确定在所述多个波束的所述覆盖区域内的每个波束的波束主导区域的部件；

用于在每个波束的所述主导区域内确定至少部分地共同位于所述波束主导区域内的每个其他波束的所述波束形成增益的平均值的部件；

用于将波束间干扰估计确定为来自每个所述其他波束中的每个波束的平均干扰的部件；以及

用于基于所述波束间干扰估计来调度所述MIMO天线在所述公共频率和时间限制的物理信道资源上对所述多个波束的传输的部件。

2.根据权利要求1所述的装置，包括：

用于在二维表中存储来自每个其他波束的每个波束的所述平均干扰的值的部件。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述子扇区被定义为方位角和仰角的范围。

4.根据权利要求3所述的装置，包括：

用于计算针对波束i的波束形成增益的部件，所述波束i的波束权重向量由在方位角和仰角(θ，φ)对上的n_TRX/2×1长度权重向量b_i给出，所述波束形成增益被计算为：

B_i(θ，φ)＝||H_θ，φb_i||²

其中H_θ，φ是在(θ，φ)方向上的1×n_TRX/2导向向量，并且n_TRX是发射机的发射接收单元(TRX)的数量。

5.根据权利要求3所述的装置，包括：

用于将每个波束i的所述波束主导区域确定为下式的部件：

其中R是根据预定义的量化策略、并且在感兴趣的所述覆盖区域中的所有(θ，φ)角度对的集合，并且B_x(θ，φ)是波束x在方位角和仰角分别为θ和处的所述波束形成增益。

6.根据权利要求5所述的装置，包括：

用于按照下式计算从波束b_j到b_i的平均干扰的部件：

其中|BDR_i|是集合BDR_i的基数，或所述集合BDR_i中的条目数，B_j(θ，φ)是波束j的在方位角和仰角分别为θ和处的所述波束形成增益，其中所述θ为所述方位角，所述为所述仰角。

7.根据权利要求1所述的装置，包括：

用于在多用户MIMO(MU-MIMO)调度中使用波束间干扰估计进行用户配对决策的部件。

8.根据权利要求1所述的装置，包括：

用于在MU-MIMO调度中使用波束间干扰估计进行多用户信号+干扰噪声比(MU-SINR)计算的部件。

9.根据权利要求1所述的装置，包括：

用于使用所述波束间干扰估计来调度由多个发射/接收点(TRP)联合服务的用户设备的部件。

10.一种用于确定波束干扰的方法，包括：

由多输入多输出(MIMO)天线使用公共频率和时间限制的物理信道资源传输在多个波束上的波束形成信号；

计算在所述多个波束的覆盖区域中的每个子扇区中的每个波束的波束形成增益；

确定在所述多个波束的所述覆盖区域内的每个波束的波束主导区域；

在每个波束的所述主导区域内，确定至少部分地共同位于所述波束主导区域内的每个其他波束的所述波束形成增益的平均值；

将波束间干扰估计确定为来自每个所述其他波束中的每个波束的平均干扰；以及

基于所述波束间干扰估计，调度所述MIMO天线在所述公共频率和时间限制的物理信道资源上对所述多个波束的传输。

11.根据权利要求10所述的方法，包括：

在二维表中存储来自每个其他波束的每个波束的所述平均干扰的值。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述子扇区被定义为方位角和仰角的范围。

13.根据权利要求12所述的方法，包括：

计算针对波束i的波束形成增益，所述波束i的波束权重向量由在方位角和仰角(θ，φ)对上的n_TRX/2×1长度权重向量b_i给出，所述波束形成增益被计算为：

B_i(θ，φ)＝||H_θ，φb_i||²

其中H_θ，φ是在(θ，φ)方向上的1×n_TRX/2导向向量。

14.根据权利要求12所述的方法，包括：

将每个波束i的所述波束主导区域确定为：

其中R是根据预定义的量化策略、并且在感兴趣的所述覆盖区域中的所有(θ，φ)角度对的集合，B_i(θ，φ)是波束i的在方位角和仰角分别为θ和处的所述波束形成增益，B_j(θ，φ)是波束j的在方位角和仰角分别为θ和处的所述波束形成增益，其中所述θ为所述方位角，所述为所述仰角。

15.根据权利要求14所述的方法，包括：

计算从波束b_j到b_i的平均干扰为：

其中|BDR_i|是集合BDR_i的基数，或所述集合BDR_i中的条目数，B_j(θ，φ)是波束j的在方位角和仰角分别为θ和处的所述波束形成增益，其中所述θ为所述方位角，所述为所述仰角。