CN105393467B - 波束训练装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种包括能够利用发送阵列形成发送波束的发送装置及能够利用接收阵列形成接收波束的接收装置的波束训练系统。发送装置利用辅同步信号或公共参考信号等物理层发送从发送波束中选择的发送训练波束的标识符。发送训练波束的标识符用于波束训练。

Description

波束训练装置
技术领域
以下实施例涉及阵列天线系统的波束训练技术，尤其涉及一种快速训练包括发送侧波束与接收侧波束的一对最佳波束的技术。
以下实施例涉及发送波束ID的发送装置，尤其涉及一种向OFDM标记添加关于波束ID的信息并发送使得能够在物理层检测波束ID的发送装置。
背景技术
称作毫米波频带的数十千兆频带的电波具有非常大的路径损耗，其波长短且直线传播性高。因此，出现了一种能够有效利用瞄准线(Line of Sight，LOS)或多重路径成分，从而能够有效提高容量及扩大覆盖范围的定向波束形成(directional beamforming)技术。但考虑到硬件复杂性，因此主要采用复杂度相对低于数字波束形成(digitalbeamforming)技术的模拟波束形成(analog beamforming，ABF)技术。并且考虑到ABF术的制约性，因此相比于自适应波束形成(adaptive beamforming)，更倾向于采用切换波束形成(switched beamforming)。
由于毫米波频带的波长短，因此能够构成具有大量天线元件的小型阵列天线。通过这种具有大量天线元件的天线阵列的情况下，能够形成波束宽度即半功率波束宽度(half power beam width，HPBW)非常小的大量波束。并且，能够实现通过数百个天线元件形成垂直及水平两个方向的波束的三维(3-D)波束形成。这种情况下，通过排列发送侧的波束及接收侧的波束即使信噪比(signal to noise ratio，SNR)最大化的一对波束，能够获得非常大的增益。
因此“波束训练”即找出发送侧与接收侧的一对最佳波束是最大化波束形成性能所必须的步骤。存在多重路径时具有多对与之对应的最佳波束，因此必须找出该最佳波束。通常，波束训练是通过大量重复过程实现的，所需时间大致与发射站与接收站天线波束数量的乘积成比例。尤其在波束数量多的情况下需要消耗大量时间。因此为了有效实现波束形成，需要一种能够在短时间内实现波束训练的技术。
发明内容
技术问题
以下实施例的目的在于快速实现利用发送阵列的发送装置与利用接收阵列的接收装置之间的同步及波束训练。
以下实施例的目的在于包括利用发送阵列的发送装置与利用接收阵列的接收装置的数据传输系统找出发送装置与接收装置之间的一对最佳波束。
以下实施例的目的在于发送波束ID并在物理层检测发送的波束ID。
以下实施例的目的在于高效找出波束。
以下实施例的目的在于缩短找出波束的时间。
技术方案
实施例提供一种包括发送部的发送装置，所述发送部利用至少一个以上发送训练波束将所述发送训练波束的标识符(ID：Identifier)发送到接收装置，其中所述发送训练波束选自能够利用发送阵列形成的多个发送波束。
此处，所述接收装置具有接收阵列，发送的所述发送训练波束的标识符能够用于选择包括数据接收波束及数据发送波束的数据发送接收波束对(pair)，其中所述数据接收波束选自能够利用所述接收阵列形成的多个接收波束且用于从所述发送装置向所述接收装置发送数据，所述数据发送波束选自所述多个发送波束且用于所述接收装置从所述发送装置接收数据。
并且，所述发送部能够根据所述发送训练波束的标识符调制向所述接收装置发送的发送信号的相位并发送。
并且，所述发送部能够利用辅同步信号(SSS：Secondary SynchronizationSignal)发送所述发送训练波束的标识符。
此处，所述发送部能够生成所述辅同步信号并对生成的辅同步信号进行交织，根据所述发送训练波束的标识符对经过交织的所述辅同步信号的相位进行调制，将相位经过调制的所述辅同步信号发送到所述接收装置。
并且，所述发送部能够生成所述辅同步信号并根据所述发送训练波束的标识符对生成的辅同步信号的相位进行调制，对相位经过调制的所述辅同步信号进行交织并将经过交织的所述辅同步信号发送到所述接收装置。
并且，所述发送部能够利用公共参考信号(CRS：Common Reference Signal)发送所述发送训练波束的标识符。
此处，多个发送训练波束选自所述多个波束，所述发送部能够利用选择的各所述发送训练波束同时发送各发送训练波束的标识符。
并且，所述多个发送波束向增益最大的方向排列，排列的所述多个发送波束中不相邻的发送波束能够选为所述发送训练波束。
并且所述发送装置还包括接收部，其中，所述发送部能够利用所述发送训练波束将发送信号发送到所述接收装置，所述接收部接收所述接收装置利用所述发送信号生成的信道状态信息，能够根据所述信道状态信息确定是否要利用所述发送训练波束将数据发送到所述接收装置。
此处，所述信道状态信息可以是信噪比(SNR：Signal to Noise Ratio)或信干噪比(SINR：Signal to Interference and Noise Ratio)。
另一实施例提供一种包括接收部的接收装置，所述接收部能够接收具有发送阵列的发送装置利用至少一个发送训练波束发送的所述发送训练波束的标识符，其中所述发送训练波束选自能够利用所述发送阵列形成的多个发送波束。
此处，所述接收部具有接收阵列，能够利用至少一个接收训练波束接收所述发送训练波束的标识符，其中所述接收训练波束选自能够利用所述接收阵列形成的多个接收波束。
并且，接收的所述发送训练波束的标识符能够用于选择包括数据接收波束及数据发送波束的数据发送接收波束对(pair)，其中所述数据接收波束选自能够利用所述接收装置的接收阵列形成的多个接收波束且用于从所述发送装置向所述接收装置发送数据，所述数据发送波束选自所述多个发送波束且用于所述接收装置从所述发送装置接收数据。
并且，所述接收装置还可以包括：波束标识符检测部，其根据从所述发送装置接收的接收信号的相位检测所述发送训练波束的标识符。
此处，所述接收部能够利用辅同步信号(SSS：Secondary SynchronizationSignal)接收所述发送训练波束的标识符。
并且，所述接收装置还包括波束标识符检测部，所述辅同步信号的相位根据所述发送训练波束的标识符调制，所述接收部能够接收所述发送装置利用所述发送训练波束发送的主同步信号，利用所述主同步信号推定所述发送装置到所述接收装置的信道，所述波束标识符检测部利用推定的所述信道算出所述辅同步信号的相位被调制前的值，并根据所述相位被调制前的值检测所述发送训练波束的标识符。
并且，所述接收部能够利用公共参考信号(CRS：Common Reference Signal)接收所述发送训练波束的标识符。
此处，所述接收装置还包括：信道状态信息生成部及发送部，其中，所述接收部接收所述发送装置利用所述发送训练波束发送的接收信号，所述信道状态信息生成部利用所述接收信号生成从所述发送装置到所述接收装置的无线信道的信道状态信息，所述发送部将所述信道状态信息发送到所述发送装置，所述信道状态信息能够用于确定是否要利用所述发送训练波束将数据发送到所述接收装置。
并且，所述信道状态信息可以是信噪比(SNR：Signal to Noise Ratio)或信干噪比(SINR：Signal to Interference and Noise Ratio)。
并且，所述接收装置还包括波束标识符检测部，所述接收部能够接收通过多个发送训练波束发送的多个接收信号并测定所述接收信号的接收功率，检测所述接收功率为预定临界值以上的接收信号所对应的训练波束的标识符。
此处，所述接收部能够分别接收所述发送装置利用从所述发送训练波束中选择的多个数据发送波束发送的多个接收信号，并对分别接收的信号进行融合(combine)后从融合的接收信号检测数据。
并且，所述接收部能够接收所述发送装置利用从所述发送训练波束中选择的第一数据发送波束发送的第一数据，接收所述发送装置利用从所述发送训练波束中选择的第二数据发送波束发送的第二数据。
又一实施例提供一种具有由多个一维子阵列构成的二维发送阵列的发送装置，包括：发送部，其通过发送训练波束发送所述发送训练波束的ID及训练子阵列的ID，其中所述训练子阵列选自所述多个一维子阵列，所述发送训练波束选自能够利用所述训练子阵列形成的多个发送波束，发送的所述发送训练波束的ID及训练子阵列的ID用于选择包括数据发送波束的数据发送接收波束对(pair)，其中所述数据发送波束选自能够利用所述发送阵列形成的多个发送波束且用于所述发送装置向所述接收装置发送数据。
此处，所述发送部能够根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成金氏序列，并将生成的所述金氏序列发送到所述接收装置。
并且，所述发送部能够根据所述发送训练波束的ID生成金氏序列，在频域根据所述训练子阵列的ID间隔映射生成的所述金氏序列，并将映射的所述金氏序列发送到所述接收装置。
并且，所述发送部能够根据所述发送训练波束的ID生成Chu序列，在频域根据所述训练子阵列的ID循环移动生成的所述Chu序列，并将循环移动的所述Chu序列发送到所述接收装置。
并且，所述发送部能够根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成Chu序列，并将生成的所述Chu序列发送到所述接收装置。
此处，所述发送部能够利用第二Chu序列使根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成的第一Chu序列生成扩频序列，并将所述扩频序列发送到所述接收装置。
并且，所述发送部能够利用第二m序列使根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成的第一m序列生成扩频序列，并将所述扩频序列发送到所述接收装置。
又一实施例提供一种包括接收部的接收装置，所述接收部接收具有由多个一维子阵列构成的二维发送阵列的发送装置通过发送训练波束发送的所述发送训练波束的ID及训练子阵列的ID，其中所述训练子阵列选自所述多个一维子阵列，所述发送训练波束选自能够利用所述训练子阵列形成的多个发送波束，发送的所述发送训练波束的ID及训练子阵列的ID用于选择包括数据发送波束的数据发送接收波束对(pair)，其中所述数据发送波束选自能够利用所述发送阵列形成的多个发送波束且用于所述发送装置向所述接收装置发送数据。
此处，所述接收部能够接收根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成的金氏序列。
并且，所述接收部能够接收根据所述发送训练波束的ID生成并在频域根据所述训练子阵列的ID间隔映射的金氏序列。
并且，所述接收部能够接收根据所述发送训练波束的ID生成并在频域根据所述训练子阵列的ID循环移动的Chu序列。
此处，所述接收部能够接收根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成的Chu序列。
并且，所述接收部能够接收利用第二Chu序列扩频根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成的第一Chu序列得到的扩频序列。
并且，所述接收部能够接收利用第二m序列扩频根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成的第一m序列得到的扩频序列。
技术效果
根据以下实施例，能够快速完成利用发送阵列的发送装置与利用接收阵列的接收装置之间的同步及波束训练。
根据以下实施例，包括利用发送阵列的发送装置与利用接收阵列的接收装置的数据传输系统能够找出发送装置与接收装置之间的一对最佳波束。
根据以下实施例，发送波束ID并且能够在物理层检测发送的波束ID。
根据以下实施例，能够高效找出波束。
根据以下实施例，能够缩短找出波束的时间。
附图说明
图1为显示利用发送阵列的发送装置与利用接收阵列的接收装置之间找出一对最佳波束的波束训练示意图；
图2为显示根据实施例的发送装置的结构框图；
图3为显示根据实施例的从发送装置向接收装置发送的帧的结构示意图；
图4为显示利用经过交织的辅同步信号发送发送训练波束的标识符的结构的示意图；
图5为显示利用未经过交织的辅同步信号发送发送训练波束的标识符的结构的示意图；
图6为显示利用多个发送训练波束同时发送多个发送训练波束的标识符的实施例的示意图；
图7为显示利用不相邻的发送训练波束发送发送训练波束的标识符的实施例的示意图；
图8为显示接收到多个发送训练波束的标识符的情况的示意图；
图9为显示根据实施例的接收装置的结构框图；
图10为显示利用发送阵列的发送装置与利用接收阵列的接收装置之间找出一对最佳波束的波束训练示意图；
图11为显示根据实施例的发送装置的结构框图；
图12为显示根据实施例的从发送装置向接收装置发送的帧的结构示意图；
图13为显示在下行链路选择发送训练波束的实施例的示意图；
图14为显示根据又一实施例的发送装置向接收装置发送的帧的结构示意图；
图15为显示选择发送训练波束的又一实施例的示意图；
图16为显示根据又一实施例的从发送装置向接收装置发送的帧的结构示意图；
图17为显示根据又一实施例的从发送装置向接收装置发送的帧的结构示意图；
图18为显示根据实施例的接收装置的结构框图；
图19为显示在上行链路选择发送训练波束的实施例的示意图；
图20为显示根据又一实施例的从发送装置向接收装置发送的帧的结构示意图；
图21为显示在上行链路选择发送训练波束的实施例的示意图；
图22为显示又一实施例的从发送装置向接收装置发送的帧的结构示意图。
附图标记说明
110：发送装置 120：发送阵列
131、132、133、134：发送波束 140：接收装置
150：接收阵列 161、162、163：接收波束
具体实施方式
以下参照附图对实施例进行具体说明。
图1为显示利用发送阵列的发送装置与利用接收阵列的接收装置之间找出一对最佳波束的波束训练示意图。
发送装置110具有发送阵列120。根据一个方面，移动通信系统的基站、继电器等可以作为图1的发送装置110。发送阵列120是多个天线元件等结合起来用于发送或接收数据的阵列天线。根据一个方面，发送阵列120可以是多个天线元件排列成二维形状的天线。
发送装置110可利用发送阵列120形成发送波束131、132、133、134。此处，发送波束131、132、133、134可预先确定。根据一个方面，发送装置110可以从能够通过发送阵列120形成的发送波束131、132、133、134中选择至少一个发送波束作为数据发送波束。发送装置110可利用数据发送波束向接收装置140发送数据。如图1所示，从预先确定的发送波束131、132、133、134中选择用于发送数据的数据发送波束的技术称为切换波束形成(switchedbeamforming)。
接收装置140具有接收阵列150。根据一个方面，移动通信系统的终端机等可以作为图1中的接收装置140。接收阵列150是多个天线元件等结合起来用于发送或接收数据的阵列天线。根据一个方面，接收阵列150可以是多个天线元件排列成二维形状的天线。
接收装置140可利用接收阵列150形成接收波束161、162、163。此处，接收波束161、162、163可以预先确定。根据一个方面，可以从接收波束161、162、163中选择至少一个接收波束作为数据接收波束。接收装置140可利用数据接收波束从发送装置110接收数据。
参考图1所示实施例，用于数据收发的数据发送波束及数据接收波束的可选组合共有十二种(数据发送波束4X数据接收波束3)。根据一个方面，发送装置110及接收装置140可以通过依次确认数据发送波束及数据接收波束能够形成的共十二种组合来确定数据发送波束与数据接收波束。
例如，发送装置110可以从发送波束131、132、133、134中选择发送训练波束132并以此将发送信号发送到接收装置140。接收装置140可以从接收波束161、162、163中选择接收训练波束161并以此接收发送信号，然后生成关于接收的发送信号的信噪比(Signal toNoise Ration，SNR)或信干噪比(Signal to Interference and Noise Ratio，SINR)并反馈给发送装置110。发送装置110可以根据从接收装置140接收的SNR、SINR等评估由发送训练波束132及接收训练波束161构成的发送接收波束对(pair)的数据传输性能。根据一个方面，发送装置110可以评估所有发送接收波束对(pair)的数据传输性能，并将数据传输性能最佳的发送接收波束对中的发送波束作为数据发送波束，将数据传输性能最佳的发送接收波束对中的接收波束作为数据接收波束。
接收装置140初始收发数据或接收装置140发生移动的情况下，发送装置110与接收装置140需要找出能够发挥最佳性能的数据发送波束与数据接收波束。但找出数据发送波束与数据接收波束的“波束训练”步骤需要消耗大量时间。
例如，发送装置110可以在发送用于与接收装置140同步的同步信号后执行“波束训练”。这种情况下，接收装置140与发送装置110同步后才执行波束训练，因此到波束训练结束为止需要消耗大量时间。
图2为显示根据实施例的发送装置的结构框图。
发送装置200包括发送部210及接收部220。并且，发送装置200可具有发送阵列230。发送部210可利用发送阵列230形成发送波束。发送阵列可以是多个天线元件排列成二维形状的天线。此处，发送波束的形状、增益、方向等是预先确定的，发送部210可以从具有预先确定形状的发送波束中选择至少一个以上发送波束作为数据发送波束。数据发送波束是用于发送数据的波束，发送部210可利用选择的数据发送波束将数据发送到接收装置240。
根据一个方面，发送部210可以从多个发送波束中选择至少一个以上发送波束作为发送训练波束。发送训练波束是用于波束训练的波束，发送装置200可利用选择的发送训练波束选择数据发送波束。根据一个方面，发送部210可以利用发送训练波束将发送训练波束的标识符(Identifier，ID)发送到接收装置240。根据一个方面，发送部210可以将发送训练波束的标识符发送到物理层。此处，将发送训练波束的标识符发送到物理层是指接收装置240能够在物理层译码(decoding)发送的发送训练波束的标识符，而不是在上位层译码。
根据一个方面，发送部210可以根据训练波束的标识符调制从发送装置200发送到接收装置240的发送信号的相位。发送部210将根据训练波束的标识符调制相位后的发送信号发送到接收装置240，接收装置240可以从发送信号的相位检测训练波束的标识符。根据一个方面，发送信号可以是辅同步信号(Secondary Synchronization Signal，SSS)或公共参考信号(Common Reference Signal，CRS)。
根据一个方面，发送部210可以利用图3所示帧发送发送训练波束的标识符。
图3中(a)为显示根据实施例的从发送装置向接收装置发送的帧的结构示意图。各帧310、311、312、313、314内的数字表示添加到各帧内发送的发送训练波束的标识符。参考图3中(a)，发送部210可以根据多个发送波束的编号依次选为发送训练波束，并利用相应发送训练波束发送选择的发送训练波束的标识符。
第一帧310中，发送部210从多个发送波束中选择‘0’发送波束作为发送训练波束，并且第二帧311可以选择‘1’发送波束，第三帧312选择‘2’发送波束，第四帧313选择‘3’发送波束作为发送训练波束，第N帧314可以选择‘N-1’发送波束作为发送训练波束。发送部210可以利用从各帧310、311、312、313、314中选择的发送训练波束将其标识符发送到接收装置240。
接收装置240可以检测发送训练波束的标识符并生成关于发送训练波束的SNR或SINR等。接收装置240可以将生成的SNR或SINR反馈给发送装置200。接收部220可以从接收装置240接收SNR或SINR并评估被选定为发送训练波束的发送波束的性能。并且，接收部220可以根据各发送波束的性能选择数据发送波束。
图3中(b)为显示利用辅同步信号(Secondary Synchronization Signal，SSS)发送发送训练波束的标识符的情况的示意图。
第一帧310可包括含主同步信号(Primary Synchronization Signal，PSS)的第一槽321及含辅同步信号的第二槽322。此处，第二槽322在第一槽321之后发送。辅同步信号后的括号内的数字表示利用各辅同步信号发送的发送训练波束的标识符。
接收装置240可利用第一帧的第一槽321中的主同步信号实现与发送装置200同步。接收装置240可利用第一帧的第二槽322中的辅同步信号中的发送训练波束的标识符生成关于‘0’发送波束的SNR或SINR等。并且，接收装置240可以将生成的SNR或SINR等反馈给发送装置200。
接收装置240可利用第二帧的第一槽323中的主同步信号实现与发送装置20同步。接收装置240可利用第二帧的第二槽324中的辅同步信号中的发送训练波束的标识符生成关于‘1’发送波束的SNR或SINR等并反馈。
接收装置240可以通过类似的方法，利用第N帧的第一槽325中的主同步信号及第二槽326中的辅同步信号生成关于‘N-1’发送波束的SNR或SINR等并反馈给发送装置200。
图3中(c)为显示利用公共参考信号发送发送训练波束的标识符的情况的示意图。
第一帧310可包括含主同步信号(Primary Synchronization Signal，PSS)的第一槽331、含辅同步信号的第二槽332及含公共参考信号的第三槽333。此处，第二槽332在第一槽331之后发送，第三槽333在第二槽332之后发送。公共参考信号之后的括号内的数字表示利用各公共参考信号发送的发送训练波束的标识符。
接收装置240可利用第一帧的第一槽331中的主同步信号及第二槽332中的辅同步信号实现与发送装置200同步。接收装置240可利用第一帧的第三槽333中的公共参考信号中的发送训练波束的标识符生成关于‘0’发送波束的SNR或SINR等。并且，接收装置240可以将生成的SNR或SINR等反馈给发送装置200。
接收装置240利用第二帧的第一槽334中的主同步信号及第二帧的第二槽335中的辅同步信号实现与发送装置200同步。接收装置240可利用第二帧的第三槽336中的辅同步信号中的发送训练波束的标识符生成关于‘1’发送波束的SNR或SINR等并反馈。
接收装置240可通过类似的方法，利用第N帧的第一槽337中的主同步信号及第二槽338中的辅同步信号实现与发送装置200同步，利用第三槽339中的公共参考信号生成关于‘N-1’发送波束的SNR或SINR等反馈给发送装置200。
根据图3所示实施例，接收装置240可以同时执行实现同步及波束训练过程。因此，接收装置240能够快速执行波束训练。
图3中(b)说明了利用辅同步信号发送发送训练波束的标识符的帧的结构。根据一个方面，发送部210可根据发送训练波束的标识符对辅同步信号的相位进行调制后发送，即利用辅同步信号发送发送训练波束的标识符。根据一个方面，发送部210可以对辅同步信号进行交织后对经过交织的辅同步信号的相位进行调制。或者，发送部210也可以调制辅同步信号的相位后对经过相位调制的辅同步信号进行交织。
图3看似发送发送训练波束的标识符的槽322、324、326、333、336、339只有一个标记，但根据实施例，各槽322、324、326、333、336、339可包括发送发送训练波束的标识符的多个标记。各标记可以是辅同步信号或公共参考信号的一部分。发送包含发送训练波束的标识符的多个标记的情况下，接收装置可以对多个标记进行平均以确保更加准确地检测发送训练波束的标识符。
图4为显示利用经过交织的辅同步信号发送发送训练波束的标识符的结构的示意图。发送部210可利用乘法器410、440及交织器420、430发送发送训练波束的标识符。
根据一个方面，发送部210可以根据发送装置所属单元组标识符(Cell ID group，)生成多个M序列例如，发送部210可根据下述数学式1至数学式7生成多个M序列
[数学式1]
数学式1中，是发送装置所属单元组标识符，q由下述数学式2求出。
[数学式2]
数学式2中，q由下述数学式3求出。
[数学式3]
[数学式4]
m0＝mmod31
[数学式5]
数学式5中，由下述数学式6求出。
[数学式6]
数学式6中，由下述数学式7求出。
[数学式7]
数学式7中，x(i)的初始值为x(0)＝0、x(1)＝0、x(2)＝0、x(3)＝0、x(4)＝1。
发送部210可以利用乘法器410向生成的M序列乘以扰码序列发送部210可以根据下述数学式8至数学式11生成扰码序列
[数学式8]
数学式8中，表示单元组内标识符，该值由求出。并且，由下述数学式9求出。
[数学式9]
数学式9中，x(i)的初始值为x(0)＝1、x(1)＝0、x(2)＝0、x(3)＝0、x(4)＝1。
[数学式10]
数学式10中，由下述数学式11求出。
[数学式11]
数学式11中，x(i)的初始值为x(0)＝0、x(1)＝0、x(2)＝0、x(3)＝0、x(4)＝1。
发送部210可以按M序列的奇数成分(odd)与偶数成分(even)分别乘以通过数学式8至数学式11生成的扰码序列。根据一个方面，发送部210可以根据下述数学式12，按M序列的奇数成分(odd)与偶数成分(even)分别乘以生成的扰码序列进行乘法运算。
[数学式12]
数学式12中，n＝0，1，...30。
发送部210可以利用交织器420、430对乘以扰码序列后的辅同步信号SSS(k)进行交织。根据一个方面，发送部210可以通过下述数学式13，根据发送训练波束的标识符调制经过交织的辅同步信号的相位。
[数学式13]
SSS’b(k)＝SSS(k)φb(k)
数学式13中，φb(k)由下述数学式14求出。
[数学式14]
数学式14中，k是辅同步信号所占副载波的指数，b是发送训练波束的指数。并且，N是辅同步信号所占副载波的个数，α是相位变更系数，是预先确定的常数。
根据一个方面，发送部210可以利用乘法器440，根据发送训练波束的标识符对经过交织的辅同步信号的相位进行调制。
根据另一实施例，发送部210可以根据发送训练波束的标识符对生成的辅同步信号的相位进行调制，并对经过相位调制的辅同步信号进行交织后发送到接收装置。以下参照图5说明具体实施例。
图5为显示利用未经过交织的辅同步信号发送发送训练波束的标识符的结构的示意图。发送部210可利用乘法器510、550及交织器530、540发送发送训练波束的标识符。
发送部210可以根据数学式1至数学式12生成辅同步信号。
发送部210可以通过数学式15，根据发送训练波束的标识符对未经过交织的辅同步信号的相位进行调制。根据一个方面，发送部210可利用乘法器510、550，根据发送训练波束的标识符对未经过交织的辅同步信号的相位进行调制。
[数学式15]
数学式15中，及由下述数学式16求出。
[数学式16]
此处，k表示各辅同步信号所占副载波的指数，N表示各辅同步信号所占副载波的个数。α是相位变更系数，是预先确定的常数。此处，a0为a0＝0，1，...N-1，a1可以是a1＝1，2，...N。a0与a1可以按照与m0和m1相同的方法生成。
发送部210可以利用交织器530、540对经过相位调制的辅同步信号进行交织，并将经过交织的辅同步信号发送给接收装置。
根据一个方面，发送部210可以将通过数学式13、数学式15变更相位后的公共参考信号添加到图3中(c)所示帧中发送。
根据又一实施例，发送部210可以对公共参考信号(Common Reference Signal，CRS)的相位进行调制，以此发送发送训练波束的标识符。公共参考信号是3GPP长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统推定信道及同步的过程中使用的信号。
根据一个方面，发送部210可以利用金氏序列，根据据数学式17至数学式20生成公共参考信号。
[数学式17]
此处，c(n)是金氏序列，其初始值由下述数学式18求出。
[数学式18]
数学式18中，cinit是金氏序列c(n)的初始值。ns是帧内槽的编号，1是槽内OFDM标记的编号。是发送装置所属单元的标识符，NCP是根据LTE系统的循环前缀(CyclicPrefix，CP)通过下述数学式19确定的变量。
[数学式19]
并且，数学式17及数学式19中，m由下述数学式20求出。
[数学式20]
参考数学式17至数学式20，公共参考信号CRS是根据帧内槽的编号、槽内的正交频分多路复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)标记的编号、发送装置所属单元的标识符、CP的种类确定的固有值。因此，公共参考信号可用于接收装置选择单元。
根据一个方面，发送部210可根据下述数学式21及发送训练波束的标识符调制公共参考信号的相位。
[数学式21]
rb(m)＝r(m)φb(m)
数学式21中，rb(m)是根据发送训练波束的标识符调制相位后的公共参考信号，r(m)是根据数学式17生成的公共参考信号。φb(m)是根据发送训练波束的标识符确定的相位变更值，由下述数学式22求出。
[数学式22]
数学式22中，k表示公共参考信号所占副载波的指数，k＝0，1，..，N-1，b是发送训练波束的标识符，b＝0，1，..N-1，α是相位变更系数，是预先确定的常数。N表示能够利用主同步信号(Primary Synchronization Signal，PSS)补偿信道的频带中的公共参考信号的副载波个数。
根据一个方面，发送部210可以将根据数学式21变更相位后的公共参考信号添加到图3中(c)所示帧中发送。不同于图3中(b)，向公共参考信号中添加发送训练波束的标识符的情况下，按辅同步信号SSS、主同步信号PSS、公共参考信号CRS的顺序发送时，用主同步信号实现初始同步后检测辅同步信号及公共参考信号，这种情况下能够稍微更容易补偿信道。
根据一个方面，发送部210可以从如图1所示的多个发送波束131、132、133、134中选择任意一个发送波束作为发送训练波束进行波束训练。这种情况下，接收装置140也可以选择任意一个接收波束作为接收训练波束进行波束训练。假设发送波束个数为N，接收波束个数为M，这种情况下可以通过对MxN个波束组合进行波束匹配执行波束训练。这种情况下，发送部210可以利用如图3所示的帧发送发送训练波束的标识符。
图6中(a)为显示利用多个发送训练波束同时发送多个发送训练波束的标识符的实施例的示意图。
发送装置610可以利用发送阵列620形成多个发送波束631、632、633、634。并且，接收装置640可以利用接收阵列形成接收波束650。
根据一个方面，发送装置610的发送部210可以如图6将所有波束选定为发送训练波束，并利用选定的各发送训练波束发送各发送训练波束的标识符。例如，利用第一发送训练波束631发送第一发送训练波束631的标识符，利用第二发送训练波束632发送第二发送训练波束632的标识符。第三发送训练波束633的标识符与第四发送训练波束634的标识符也按类似的方法发送。
根据一个方面，发送部210可以利用图6中(b)所示帧，通过辅同步信号发送发送训练波束的标识符。利用第一发送训练波束发送的第一帧可包括含主同步信号PSS的第一槽661及含辅同步信号SSS的第二槽662。通过类似的方法，利用第N发送训练波束发送的第N帧可包括含主同步信号PSS的第一槽671及含辅同步信号SSS的第二槽672。此处，辅同步信号旁边的括号内的数字表示利用各辅同步信号发送的发送训练波束的标识符。发送部210同时发送图6中(b)所示的各帧，接收装置640可同时接收各帧。根据图4、图5或数学式1至数学式16说明的实施例调制辅同步信号的相位的情况下，各帧中经过相位调制同步信号全部正交(orthogonal)。因此，接收装置640可以区分接收利用不同的发送训练波束发送的辅同步信号，可以区分各发送训练波束的标识符。
根据一个方面，发送部210可以利用图6中(c)所示帧中的公共参考信号发送发送训练波束的标识符。利用第一发送训练波束发送的第一帧可包括含辅同步信号SSS的第一槽681、含主同步信号PSS的第二槽682及含公共参考信号CRS的第三槽683。通过类似的方法，利用第N发送训练波束发送的第N帧可包括含辅同步信号SSS的第一槽691、含主同步信号PSS的第二槽692及含公共参考信号CRS的第三槽693。此处，公共参考信号旁边的括号中的数字表示利用各公共参考信号发送的发送训练波束的标识符。根据数学式17至数学式22说明的实施例调制公共参考信号的相位的情况下，各帧中的经过相位调制的公共参考信号全部正交(orthogonal)。因此，接收装置640可以区分接收利用不同的发送训练波束发送的公共参考信号，可以区分各发送训练波束的标识符。
根据图6所示实施例，发送装置可以利用多个发送训练波束同时发送发送训练波束的标识符。因此发送装置形成N个发送波束，接收装置形成M个接收波束的情况下，接收装置只需对M个波束组合执行波束匹配即可完成波束训练。
图6看似发送发送训练波束的标识符的槽662、672、683、693中只包含一个标记，但根据实施例，各槽662、672、683、693可包括发送发送训练波束的标识符的多个标记。各标记可以是辅同步信号或公共参考信号的一部分。发送含发送训练波束的标识符的多个标记的情况下，接收装置可以对多个标记进行平均，以确保更加准确地检测发送训练波束的标识符。
图7中(a)为显示利用不相邻的发送训练波束发送发送训练波束的标识符的实施例的示意图。
发送装置710可利用发送阵列720形成多个发送波束731、732、733、734。并且，接收装置740可利用接收阵列形成接收波束750。
根据一个方面，发送装置710的发送部210可以如图7所示，从能够利用发送阵列720形成的N个发送波束731、732、733、734中选择一部分即N/2个发送波束作为发送训练波束。例如，发送部210可以使N个发送波束731、732、733、734向增益最大的方向排列。根据一个方面，发送部210可以从N个发送波束731、732、733、734中选择不相邻的发送波束(731与733或732与734)作为发送训练波束。例如，发送部210可以从排列的波束中选择第奇数个波束作为发送训练波束或选择第偶数个波束作为发送训练波束。
图7中(b)显示利用辅同步信号发送发送训练波束的标识符的情况的帧。
在第一时间区间，发送部210利用第一发送训练波束、第三发送训练波束、第N-1发送训练波束发送帧。利用第一发送训练波束发送的第一帧可包括含主同步信号PSS的第一槽761及含辅同步信号SSS的第二槽762。通过类似的方法，利用第三发送训练波束发送的第三帧可包括含主同步信号PSS的第一槽765及含辅同步信号SSS的第二槽766，利用第N-1发送训练波束发送的第N-1帧可包括含主同步信号PSS的第一槽771及含辅同步信号SSS的第二槽772。此处，辅同步信号旁边的括号中的数字表示利用各辅同步信号发送的发送训练波束的标识符。
在第二时间区间，发送部210利用第二发送训练波束、第四发送训练波束、第N发送训练波束发送帧。利用第二发送训练波束发送的第二帧可包括含主同步信号PSS的第一槽763及含辅同步信号SSS的第二槽764。通过类似的方法，利用第四发送训练波束发送的第四帧可包括含主同步信号PSS的第一槽767及含辅同步信号SSS的第二槽768，利用第N发送训练波束发送的第N帧可包括含主同步信号PSS的第一槽773及含辅同步信号SSS的第二槽774。
图7中(c)显示利用公共参考信号发送发送训练波束的标识符的情况的帧。
在第一时间区间，发送部210利用第一发送训练波束、第三发送训练波束、第N-1发送训练波束发送帧。利用第一发送训练波束发送的第一帧可包括含主同步信号PSS的第一槽781、含辅同步信号SSS的第二槽782及含公共参考信号CRS的第三槽783。通过类似的方法，利用第三发送训练波束发送的第三帧可包括含主同步信号PSS的第一槽787、含辅同步信号SSS的第二槽788及含公共参考信号CRS的第三槽789，利用第N-1发送训练波束发送的第N-1帧可包括含主同步信号PSS的第一槽793、含辅同步信号SSS的第二槽794及含公共参考信号的第三槽795。此处，公共参考信号旁边的括号中的数字表示利用各公共参考信号发送的发送训练波束的标识符。
在第二时间区间，发送部210利用第二发送训练波束、第四发送训练波束、第N发送训练波束发送帧。利用第二发送训练波束发送的第二帧可包括含主同步信号PSS的第一槽784、含辅同步信号SSS的第二槽785及含公共参考信号CRS的第三槽786。通过类似的方法，利用第四发送训练波束发送的第四帧可包括含主同步信号PSS的第一槽790、含辅同步信号SSS的第二槽791及含公共参考信号CRS的第三槽792，利用第N发送训练波束发送的第N帧可包括含主同步信号PSS的第一槽796、含辅同步信号SSS的第二槽797及含公共参考信号CRS的第三槽798。
根据图7所示实施例，不仅能够防止相邻波束造成性能下降，并且能够利用多个发送训练波束同时发送发送训练波束的标识符。因此，能够大幅缩短波束训练时间。
图7看似发送发送训练波束的标识符的槽762、764、766、768、772、774、783、786、789、792、795、798中只包括一个标记，但根据实施例，各槽762、764、766、768、772、774、783、786、789、792、795、798可包括发送发送训练波束的标识符的多个标记。各标记可以是辅同步信号或公共参考信号的一部分。发送包括发送训练波束的标识符的多个标记的情况下，接收装置可以对多个标记进行平均以确保更准确地检测发送训练波束的标识符。
接收装置接收发送装置利用发送训练波束发送的发送信号。此处，发送信号可以是LTE系统的辅同步信号，也可以是公共参考信号。
接收装置利用发送装置发送的发送信号生成从发送装置到接收装置的无线信道的信道状态信息。根据一个方面，信道状态信息可以是信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)或信干噪比(Signal to Interference and Noise Ratio，SINR)。
如图6及图7所示，当利用多个发送训练波束发送多个发送信号的情况下，需要推定与各发送训练波束对应的无线信道。将根据图4、图5或数学式1至数学式16说明的实施例调制相位的辅同步信号作为发送信号，或将根据数学式17至数学式22说明的实施例调制相位的公共参考信号作为发送信号的情况下，各发送信号彼此正交。因此，接收装置区分接收各发送信号，能够容易推定与各发送训练波束对应的无线信道。
接收装置将生成的信道状态信息发送给发送装置。发送装置的接收部220从接收装置240接收信道状态信息。接收部220可根据接收的信道状态信息评估由发送训练波束及接收训练波束构成的发送接收波束对(pair)的数据传输性能。根据一个方面，发送装置对所有发送接收波束对(pair)评估数据传输性能，将数据传输性能最佳的发送接收波束对中的发送波束选定为数据发送波束，将数据传输性能最佳的发送接收波束对中的接收波束选定为数据接收波束。发送部210可以利用数据发送波束将数据发送到接收装置240。
接收装置240可利用主同步信号PSS、辅同步信号SSS及公共参考信号检测波束标识符。
根据一个方面，发送装置210可利用如图4交织的辅同步信号发送发送训练波束的标识符。这种情况下，接收装置240可以根据下述数学式23，利用最大似然估计(MaximumLikelihood，ML)技术检测发送训练波束的标识符。
[数学式23]
数学式23中，y(k)是接收装置240接收的经过交织的辅同步信号，sb(l)是第i个单元的第b个发送波束作为发送训练波束的情况下发送训练波束的标识符。根据数学式23，接收装置可利用接收的信号与基准信号之间的相关值检测发送训练波束的标识符。此处，是假设从第i个单元通过第b个发送波束发送经过交织的辅同步信号的情况的基准信号。
根据另一方面，发送装置210可以如图5一样，将发送训练波束的标识符添加到辅同步信号后进行交织。这种情况下，接收装置240可根据下述数学式24，利用ML技术检测发送训练波束的标识符。
[数学式24]
数学式24中，及是经过去交织(deinterleaving)的辅同步信号，由下述数学式25求出，及是用于检测单元标识符与发送训练波束的标识符的基准信号，由下述数学式26求出。
[数学式25]
[数学式26]
根据又一方面，发送部210可以根据数学式17至数学式22说明的实施例，将发送训练波束的标识符添加到公共参考信号中发送。这种情况下，接收装置240可以根据下述数学式27，利用ML技术检测发送训练波束的标识符。
[数学式27]
数学式27中，是发送训练波束的标识符的推定值，Y(k)是接收公共参考信号的接收信号，ri(k)是发送的含发送训练波束的公共参考信号的基准信号。K是公共参考信号所占副载波信号的指数。LTE系统的情况下，公共参考信号所占副载波的个数为十个，因此数学式27中相加了k＝0、…，9时的值。
根据一个方面，发送部210可利用图3中(c)、图6中(c)、图7中(c)所示帧发送发送训练波束的标识符。这种情况下，接收装置可利用主同步信号PSS与公共参考信号CRS相邻的情况准确补偿公共参考信号CRS的信道。
接收装置240可以接收含发送训练波束的标识符的多个发送信号。根据一个方面，接收装置240也可以从接收的所有发送信号检测发送训练波束的标识符。根据另一方面，接收装置240也可以测定各接收信号的接收功率，并从接收功率为预定临界值以上的接收信号检测对应于接收信号的发送训练波束的标识符。
图8为显示接收装置810从一个发送装置通过多重路径接收到多个发送训练波束的标识符的情况的示意图。
发送装置820可利用发送阵列821形成多个发送波束841、842。发送装置820分别选择多个发送波束841、842作为发送训练波束，利用选择的发送训练波束841、842发送发送训练波束841、842的标识符。这种情况下，发送训练波束841的标识符沿第一路径851从发送装置820发送到接收装置810，发送训练波束842的标识符沿建筑物830反射的第二路径852从发送装置820发送到接收装置810。
接收装置810接收包括利用第一路径851接收的第一信号及利用第二路径852接收的第二信号的接收信号。接收装置810从第一信号及第二信号检测单元标识符及发送训练波束的标识符。图8中第一信号及第二信号的单元标识符相同，发送训练波束的标识符不同。单元标识符相同但发送训练波束的标识符不同的情况下，接收装置可以判断第一信号与第二信号是从同一基站通过多重路径接收的信号。
根据一个方面，接收装置810可通过分集方式或空分复用方式从发送装置820接收数据。
接收装置810采用分集方式的情况下，发送装置820可以将第一训练波束841及第二训练波束842全部选定为数据发送波束。这种情况下，发送装置820可以利用第一数据发送波束841及第二数据发送波束842发送包含相同数据的发送信号。接收装置810可以融合利用第一数据发送波束841及第二数据发送波束842接收的信号。接收装置810可以从融合的信号中检测数据。
接收装置810采用空分复用方式的情况下，发送装置820可以将第一训练波束841及第二训练波束842全部选定为数据发送波束。这种情况下，发送装置820可以利用第一数据发送波束841发送包含第一数据的第一发送信号，利用第二数据发送波束842发送包含第二数据的第二发送信号。接收装置810可以从第一发送信号检测第一数据，从第二发送信号检测第二数据。
图9为显示根据实施例的接收装置的结构框图。根据实施例，接收装置900包括接收部910、波束标识符检测部920、信道状态信息生成部930及发送部940。
发送装置960具有发送阵列970。发送装置960可以利用发送阵列970形成多个发送波束。发送装置960可以利用从多个发送波束中选择的数据发送波束将数据发送到接收装置900。
接收部910具有接收阵列950。接收部910可以利用选自能够通过接收阵列950形成的多个接收波束的数据接收波束接收发送装置960发送的数据。
为了从多个发送波束及多个接收波束中选择由用于传输数据的数据发送波束及数据接收波束构成的对(pair)，接收装置900可执行波束训练。
接收部910可以从发送装置960接收选自多个发送波束的至少一个发送训练波束的标识符。根据一个方面，接收部910可利用选择的发送训练波束接收发送训练波束的标识符。根据一个方面，接收部910可利用从多个接收波束中选择的接收训练波束的标识符接收发送训练波束的标识符。
发送装置960生成N个发送波束，接收装置900可以生成M个接收波束。根据一个方面，发送装置960选择一个发送训练波束发送发送训练波束的标识符的情况下，发送装置960及接收装置900可以对MxN个组合进行波束匹配并生成关于波束匹配的信道状态信息。
根据另一方面，发送装置960可以将N个发送波束全部选为发送训练波束，并同时发送发送训练波束的N个标识符。这种情况下，发送装置960及接收装置900对N个组合执行波束匹配，并且还可以生成关于波束匹配的信道状态信息。
根据又一方面，发送装置960可以选定N/2个发送波束作为发送训练波束，并同时发送发送训练波束的N/2个标识符。这种情况下，发送装置960及接收装置900可以对N/2个组合进行两次波束匹配，并生成关于波束匹配的信道状态信息。
根据一个方面，发送装置960可以在从发送装置960向接收装置900发送的接收信号的相位中添加发送训练波束的标识符后发送。这种情况下，接收部910接收发送装置960发送的接收信号，波束标识符检测部920可以从接收信号的相位检测发送训练波束的标识符。
根据一个方面，接收部910接收的接收信号可以是LTE系统的辅同步信号。接收部910接收到根据发送训练波束的标识符对经过交织的辅同步信号的相位进行调制生成的接收信号的情况下，波束标识符检测部920可以根据数学式23检测发送训练波束的标识符。另外，接收部910接收到根据发送训练波束的标识符调制相位后的辅同步信号经过交织生成的接收信号的情况下，波束标识符检测部920可以根据数学式24检测发送训练波束的标识符。
根据一个方面，接收部910接收的接收信号可以是LTE系统的公共参考信号。接收部910接收到根据发送训练波束的标识符调制公共参考信号的相位生成的接收信号的情况下，波束标识符检测部920可以根据数学式27检测发送训练波束的标识符。
根据一个方面，接收部910可通过相干(coherent)接收技术或非相干(noncoherent)接收技术检测发送训练波束的标识符。接收部910采用相干接收技术的情况下，接收部910利用发送训练波束接收主同步信号。接收部910利用主同步信号实现与发送装置960时间同步。并且，接收部910推定从发送装置960到接收装置900的无线信道。接收部910利用推定的信道补偿包含发送训练波束的标识符的接收信号(辅同步信号或公共参考信号)的相位。波束标识符检测部920可以从经过相位补偿的接收信号检测发送训练波束的标识符。根据一个方面，波束标识符检测部920可以算出辅同步信号或公共参考信号的相位经过调制后的值，并根据经过相位调制后的值检测发送训练波束的标识符。
接收部920采用非相干接收技术的情况下，接收部910利用主同步信号实现与发送装置960时间同步。波束标识符检测部920可以从信道失真未得到补偿的接收信号检测发送训练波束的标识符。
信道状态信息生成部930利用接收部910接收的接收信号生成从发送装置960到接收装置900的无线信道的信道状态信息。此处，信道状态信息可以是信噪比(Signal toNoise Ratio，SNR)或信干噪比(Signal to Interference and Noise Ratio，SINR)。
发送部940可以将生成的信道状态信息发送到发送装置960。发送装置960可以根据生成的信道状态信息评估由发送训练波束与接收训练波束构成的发送接收波束对(pair)的数据传输性能。发送装置可以将数据传输性能最佳的发送接收波束对中的发送波束选为数据发送波束，将数据传输性能最佳的发送接收波束对中的接收波束选为数据接收波束。即，信道状态信息可用于确定是否要通过相应发送训练波束、接收训练波束将数据从发送装置960发送到接收装置900。
根据一个方面，接收部910可以从发送装置960接收包含发送训练波束的标识符的多个发送信号。根据一个方面，波束标识符检测部920可以从接收的所有发送信号检测发送训练波束的标识符。根据另一方面，接收部910测定各接收信号的接收功率，波束标识符检测部920从接收功率为预定临界值以上的接收信号检测与接收信号对应的发送训练波束的标识符也可以。
根据一个方面，接收部910可以利用多个发送训练波束接收各发送训练波束的标识符。即，接收部910可以利用第一发送训练波束接收通过第一路径发送的第一信号，利用第二发送训练波束接收通过第二路径发送的第二信号。
这种情况下，波束标识符检测部920可以从含第一信号及第二信号的接收信号检测发送训练波束的标识符。
若从接收信号检测到两个以上不同发送训练波束的标识符，接收部910可以利用所有与各标识符对应的发送训练波束发送数据。
根据一个方面，接收部910采用分集方式的情况下，发送装置960可以将第一训练波束及第二训练波束全部选为数据发送波束。这种情况下，发送装置960可以通过第一数据发送波束及第二数据发送波束发送包含相同数据的发送信号。接收部910可以对利用第一数据发送波束及第二数据发送波束接收的信号进行融合。接收部910可从融合的信号检测数据。
接收部910采用空分复用方式的情况下，发送装置960可以将第一训练波束及第二训练波束全部选为数据发送波束。这种情况下，发送装置960可利用第一数据发送波束发送包含第一数据的第一发送信号，利用第二数据发送波束发送包含第二数据的第二发送信号。接收部910可以从第一发送信号检测第一数据，从第二发送信号检测第二数据。
图10为显示利用发送阵列的发送装置与利用接收阵列的接收装置之间找出一对最佳波束的波束训练示意图。
发送装置1010具有发送阵列1020。根据一个方面，移动通信系统的基站、继电器等可以作为图10中的发送装置1010。发送阵列1020可以是多个天线元件等结合形成且用于发送或接收数据的阵列天线。根据一个方面，发送阵列1020可以是多个天线元件排列成二维形状的天线。
发送装置1010可利用发送阵列1020形成发送波束1031、1032、1033、1034。此处，发送波束1031、1032、1033、1034可以预先确定。根据一个方面，发送装置1010可以从能够利用发送阵列1020形成的发送波束1031、1032、1033、1034中选择至少一个发送波束作为数据发送波束。发送装置1010可以利用数据发送波束将数据发送到接收装置1040。如图10所示，从预先确定的发送波束1031、1032、1033、1034中选择用于发送数据的数据发送波束的技术称为切换波束形成(switched beamforming)技术。
接收装置1040具有接收阵列1050。根据一个方面，移动通信系统的终端机等可以作为图10的接收装置1040。接收阵列1050可以是多个天线元件等结合形成并用于发送或接收数据的阵列天线。根据一个方面，接收阵列1050可以是多个天线元件排列成二维形状的阵列天线。
接收装置1040可利用接收阵列1050形成接收波束1061、1062、1063。此处，接收波束1061、1062、1063可以预先确定。根据一个方面，可以从接收波束1061、1062、1063中选择至少一个接收波束作为数据接收波束。接收装置1040可利用数据接收波束从发送装置1010接收数据。
参考图10所示实施例，用于收发数据的数据发送波束及数据接收波束的可选组合共有十二种(数据发送波束4X数据接收波束3)。根据一个方面，发送装置110及接收装置1040可以通过依次确认数据发送波束及数据接收波束能够形成的共十二种组合来确定数据发送波束与数据接收波束。
例如，发送装置1010可以从发送波束1031、1032、1033、1034中选择发送训练波束1032将发送信号发送到接收装置1040。接收装置1040可以从接收波束1061、1062、1063中选择接收训练波束1061接收发送信号，然后生成关于接收到的发送信号的信噪比(Signal toNoise Ration，SNR)或信干噪比(Signal to Interference and Noise Ratio，SINR)并反馈给发送装置1010。发送装置1010可以根据从接收装置1040接收的SNR、SINR等评估由发送训练波束1032及接收训练波束1061构成的发送接收波束对(pair)的数据传输性能。根据一个方面，发送装置1010可以评估所有发送接收波束对(pair)的数据传输性能，将数据传输性能最佳的发送接收波束对中的发送波束作为数据发送波束，将数据传输性能最佳的发送接收波束对中的接收波束作为数据接收波束。
接收装置1040初始收发数据或接收装置1040发生移动的情况下，发送装置1010与接收装置1040需要找出能够发挥最佳性能的数据发送波束与数据接收波束。但找出数据发送波束与数据接收波束的“波束训练”步骤需要消耗大量时间。
例如，发送装置1010可以在发送用于与接收装置1040同步的同步信号后执行“波束训练”。这种情况下，接收装置1040与发送装置1010同步后才执行波束训练，因此到波束训练结束为止需要消耗大量时间。
图11显示根据实施例的发送装置的结构框图。
根据实施例的发送装置1100包括发送部1110及接收部1120。
发送装置1100具有二维发送阵列1130，利用发送阵列1130形成数据发送波束。发送装置1100利用数据发送波束将数据发送到接收装置1170。接收装置1170也具有多个接收阵列1180，利用接收阵列1180形成数据接收波束。接收装置1170利用数据接收波束从发送装置1100接收数据。
发送装置1100的发送阵列1130可以向多个方向形成波束。以下说明可能会将能够通过发送阵列1130生成的波束称为发送波束。这种情况下，可利用“波束训练”步骤从发送波束中选择数据发送波束。并且，接收装置1170的接收阵列1180也可以向多个方向形成波束。说明书的以下部分可能会将能够通过接收阵列1180生成的波束称为接收波束。这种情况下，可以利用“波束训练”步骤从接收波束中选择数据接收波束。
根据一个方面，发送部1110可以从构成发送阵列1130的多个子阵列1140、1150、1160中选择训练子阵列。发送部1110可以从能够通过选择的训练子阵列生成的发送波束中选择发送训练波束。发送部1110可以利用发送训练波束将训练子阵列的ID及发送训练波束的ID发送到接收装置1170。
接收装置1170可以接收利用发送训练波束发送的训练子阵列的ID及发送训练波束的ID。接收装置1170知道训练子阵列的ID及发送训练波束的ID，因此能够快速执行“波束训练”步骤。
根据一个方面，发送部1110可以将发送训练波束的ID及训练子阵列的ID发送到物理层。此处，将发送训练波束的ID及训练子阵列的ID发送到物理层是指接收装置1170能够在物理层译码发送的发送训练波束的ID及训练子阵列的ID，而不是在上位层译码。
根据一个方面，发送部1110可以将包括关于发送训练波束的ID的信息及关于训练子阵列的ID的信息的标记发送到接收装置1170。这种情况下，接收装置1170可以在物理层检测相应标记并在物理层对发送训练波束的ID及训练子阵列的ID进行译码。
图10所示发明不仅能够适用于移动通信系统的下行链路，还可以适用于上行链路。下行链路的情况下，可以在利用现有同步信号(Synchronization Signal，SS)实现同步及找出单元ID后执行“波束训练”。可以将下行链路中用于发送发送训练波束的ID及训练子阵列的ID的标记称为波束ID前导码(BIDP)。接收装置1170可以采用切换波束形成方式或数字波束形成方式。
上行链路的情况下，可以在利用上行链路前导码实现上行链路同步后执行“波束训练”。根据一个方面，在随机存取过程中不仅可以载入临时站点标识符(TemporaryStation Identifier，TSTID)，还可以载入发送训练波束的ID及训练子阵列的ID并同时发送。此处，由于基站与其他基站有机连接，因此相邻的所有基站均接收终端机向上行链路发送的发送训练波束的ID及训练子阵列的ID，移动管理实体(Mobility Management Entity，MME)可以通过处理接收的该波束确定服务基站与最佳的发送训练波束及训练子阵列。这适合用于终端机基于模数转换器(ADC)等硬件实现难度而采用切换波束形成，基站采用受硬件限制较小的数字式自适应波束形成的情况，但也可适用于基站适用切换波束形成的情况。
以下参照图10至图18说明本发明适用于移动通信系统的下行链路的实施例，参照图19至图22说明本发明适用于移动通信系统的上行链路的实施例。
如图10至图18所示，在本发明适用于下行链路的情况下，移动通信系统的基站1010可以作为发送装置，移动通信系统的终端机1040可以作为接收装置1170。
发送部1110可通过多种技术将发送训练波束的ID及训练子阵列的ID发送到接收装置1170。
1)利用金氏序列发送的实施例1
根据一个方面，发送部1110可以通过下述数学式28，根据发送训练波束的ID及训练子阵列的ID生成金氏序列，并将生成的金氏序发送到接收装置1170。
[数学式28]
此处，是生成的金氏序列。k是调制金氏序列的副载波的指数，k＝0，1，...，N-1。n为n＝0，1，...，NID-1。N是金氏序列的长度。x1，x2是长度为N的不同m序列。N是在频域循环移动波束ID前导码以区分单元ID的参数。NID是单元ID的总个数。S是确定金氏序列的参数，s＝aAsr+b。a与b为区分训练子阵列的ID与发送训练波束的ID的参数，a＝0，1，...，Asr-1，b＝0，1...，BID-1。BID为发送波束的总个数，Asr是训练子阵列的总个数。
2)利用金氏序列发送的实施例2
根据一个方面，发送部1110可以通过下述数学式29，根据发送训练波束的ID生成金氏序列，然后根据所述训练子阵列的ID，在频域间隔映射生成的金氏序列。发送部1110可以将映射的金氏序列发送到接收装置1170。
[数学式29]
此处，为生成的金氏序列。x1，x2是长度为N的不同m序列。m是序列指数，m＝0，1，...，NS-1。n是区分单元ID的参数，n＝0，1，...，NID-1。a与b是区分训练子阵列的ID与发送训练波束的ID的参数，a＝0，1，...，Asr-1，b＝0，1，...，BID-1。Idx表示在频域映射的副载波指数，通过Idx＝mAsr+a求出。
如实施例1)、2)所述，利用金氏序列生成波束ID前导码的情况下，序列长度越大，相互相换特性越佳。因此，利用金氏序列区分发送训练波束的ID及训练子阵列的ID的情况下，能够区分大量发送训练波束的ID及训练子阵列的ID。
3)利用Chu序列发送的实施例1
发送部1110通过下述数学式30至数学式31，根据发送训练波束的ID生成Chu序列。发送部1110使生成的Chu序列根据训练子阵列的ID在频域循环移动，并将循环移动的Chu序列发送到接收装置。
[数学式30]
[数学式31]
数学式30、31中，是在频域循环移动的Chu序列。K是副载波指数，k＝0，1，...，NC-1。此处，NC表示Chu序列的长度，是奇数。β是路径指数(route index)，是区分发送训练波束的ID的参数，b对应于路径指数。NID表示路径指数的总数。S是通过循环移动Chu序列区分单元ID与训练子阵列的ID的参数，通过s＝n+aAsr求出。
NID是单元ID的总数，Asr表示训练子阵列的总数。
利用实施例3)的情况下，Chu序列具有峰均比(PAPR)性能优良、能够区分相对较多数量的发送训练波束的ID及训练子阵列的特性。并且在多重波束及多重用户环境下容易区分发送训练波束的ID。
4)利用Chu序列发送的实施例2
根据一个方面，发送部1110可以通过下述数学式32至数学式34，根据发送训练波束的ID及训练子阵列的ID生成Chu序列，然后将生成的Chu序列发送到接收装置1170。
[数学式32]
[数学式33]
[数学式34]
数学式32至34中，是向接收装置1170发送的Chu序列。并且，k是副载波指数，NC表示Chu序列长度，是奇数。α是路径指数，是区分单元ID的参数。q对应于路径指数，NID表示单元ID的总数。Nb是波束确认区间，当检测过程中该区间内的相关值大的情况下，检测对应于该区间的发送训练波束的ID与训练子阵列的ID。S是划分波束确认区间且划分个数等于发送训练波束的ID与训练子阵列的ID的个数的参数。BID表示发送波束的总数，Asr表示训练子阵列的总数。此处，可以确定Nb的值使得总是大于1的自然数。并且，N是副载波的个数或快速傅里叶变换(fast fourier transform，FFT)的大小。
利用实施例4)的情况下，在时间区域执行波束训练。由于不需要进行傅里叶变换，因此复杂度低，受信道影响较小。并且，定时偏差(Circular Prefix，CP)较小的情况下也不受定时偏差的影响。
5)利用扩频发送的实施例1
根据一个方面，发送部1110可以通过第二Chu序列使根据数学式35至数学式39，利用根据发送训练波束的ID及训练子阵列的ID生成的第一Chu序列形成扩频序列，将生成的扩频序列发送到接收装置1170。
[数学式35]
[数学式36]
[数学式37]
[数学式38]
[数学式39]
数学式35至数学式39中，Bq(m)是区分训练子阵列的ID的波束序列，通过长度为Nb的Chu序列生成。α与q是与路径指数对应的参数。Nα表示路径指数的总数。i是循环移动波束序列的顺序的参数，可以利用q，i的组合区分发送训练波束的ID与训练子阵列的ID。C是扩频序列，利用长度为NL的Chu序列生成。ρ是路径指数，p是对应于路径指数的参数。Nρ表示路径指数的总数。v是循环移动扩频序列的参数，可利用p，v的组合区分单元ID。
利用实施例5)的情况下，利用m序列生成波束序列与扩频序列，并且可以使生成的两个序列的关系构成卡西米(Kasami)序列的小集合关系。
6)利用扩频发送的实施例2
根据一个方面，发送部1110可以通过第二m序列，将根据数学式40至数学式42并根据发送训练波束的ID及训练子阵列的ID生成的第一m序列生成扩频序列。发送部1110可以将生成的扩频序列发送到接收装置1170。
[数学式40]
[数学式41]
Cv(k)＝C(k+v)modN
[数学式42]
数学式40至数学式42中，B是长度为Ns的m序列，表示波束序列。此处，各序列值每N/Ns个连续映射。S是循环移动波束序列的参数，区分发送训练波束的ID及训练子阵列的ID，如s＝aAsr+b所示，由a、b的组合构成。此处，a＝0，1，..，Asr-1，b＝0，1，..，BID-1。Asr是训练子阵列的个数，BID表示发送波束的个数。C是具有单元ID信息的扩频序列，是长度为N的m序列。V的作用是通过循环移动扩频序列区分单元ID。
利用实施例6)的情况下复杂度低，由于映射多个相同值，因此能够获得分集增益。
发送部1110可以根据以上说明的多种实施例，将包括关于发送训练波束的ID的信息及关于训练子阵列的ID的信息的标记发送到接收装置1170。这种情况下，接收装置1170可以在物理层检测该标记并在物理层译码发送训练波束的ID及训练子阵列的ID。
图12为显示根据实施例的从发送装置向接收装置发送的帧的结构示意图。
根据一个方面，发送装置在特定时间区间只使用一个训练子阵列的ID，变更发送训练波束执行波束训练。即，发送装置能够形成N个发送波束的情况下，发送装置可以一个一个地形成N个发送波束，可以执行N次切换。
这种情况下，发送装置可以向接收装置发送图12所示帧1200执行波束训练。帧1200可包括同步信号(Synchronization Signal，SS)1210、1230、1250及波束ID前导码(Beam Identification Preamble，BIDP)1220、1240、1260。各BIDP 1220、1240、1260包括与数字对应的发送训练波束的ID的信息。
接收装置接收包含于帧1200中的BIDP 1220、1240、1260，可以判断用为发送各BIDP1220、1240、1260而使用的发送训练波束的ID及训练子阵列。接收装置可利用判断得到的发送训练波束的ID及训练子阵列有效执行波束训练。
图13为显示在下行链路选择发送训练波束的实施例的示意图。
图13中(a)为显示能够利用发送阵列1340形成N个发送波束1331、1332、1333、1334、1335、1336的发送装置1320同时利用M个发送训练波束发送M个关于发送训练波束的信息的实施例的示意图。
图13中(b)为显示发送装置1320的发送阵列1340的示意图。发送阵列1340由M个子阵列1350、1360、1370构成。各子阵列1350、1360、1370分别形成一个发送训练波束，因此发送装置1320总共形成M个发送训练波束1351、1361、1371。根据一个方面，发送装置1320形成的发送训练波束1332、1333、1334可以是相邻方向的波束。
发送装置1320可以利用图14所示帧将M个发送训练波束1332、1333、1334的ID发送到接收装置1310。接收装置1310可以利用接收波束1311接收发送训练波束1332、1333、1334的ID并执行波束训练。
图14为根据又一实施例的发送装置向接收装置发送的帧的结构示意图。
各帧1410、1420、1430包括同步信号1411、1413、1415、1421、1423、1425、1431、1433、1435及BIDP 1412、1414、1416、1422、1424、1426、1432、1434、1436。参考图14所示帧结构，发送装置选择‘发送波束0’作为发送训练波束发送发送训练波束的ID‘0'，选择‘发送波束1’作为发送训练波束发送发送训练波束的ID‘1’，选择‘发送波束M-1’作为发送训练波束发送发送训练波束的ID‘M-1’。此处，‘发送波束0’至‘发送波束M-1’的ID可同时发送。各BIDP 1412、1414、1416可包括训练子阵列的ID。
并且，发送装置选择‘发送波束M’作为发送训练波束发送发送训练波束的ID‘M’，选择‘发送波束M+1’作为发送训练波束发送发送训练波束的ID‘M+1’，选择‘发送波束‘2M-1’作为发送训练波束发送发送训练波束的ID‘2M-1’。
利用图14所示帧结构的情况下，发送装置在特定时间点将M个发送训练波束的ID发送到接收装置。因此，进行N/M次切换即可完成波束训练。
图15为显示选择发送训练波束的又一实施例的示意图。
图15中(a)为能够利用发送阵列1540形成N个发送波束1531、1532、1533、1534、1535、1536的发送装置1520同时利用M个发送训练波束发送M个关于发送训练波束的信息的实施例的示意图。
图15所示实施例近似于图13所示实施例，但发送装置1520可以选择不相邻的发送波束作为发送训练波束1531、1533、1535发送各发送训练波束1531、1533、1535的ID。
这种情况下，各发送训练波束1531、1533、1535的旁瓣(Side lobe)影响减小，因此能够使波束训练稍微更准确。图15所示实施例的发送装置1520可利用图16所示帧发送发送训练波束的ID。
图16为显示根据又一实施例的从发送装置向接收装置发送的帧的结构示意图。各帧1610、1620、1630包括同步信号1611、1613、1615、1621、1623、1625、1631、1633、1635及BIDP 1612、1614、1616、1622、1624、1626、1632、1634、1636。参见图16所示帧结构，发送装置选择‘发送波束0'作为发送训练波束发送发送训练波束的ID‘0’，选择‘发送波束N/M’作为发送训练波束发送发送训练波束的ID‘N/M’，选择‘发送波束N(M-1/M)’作为发送训练波束发送发送训练波束的ID‘N(M-1/M)’。此处，‘发送波束0'至‘发送波束N(M-1/M)’的ID可以同时发送。
利用图14所示帧结构的情况下，发送装置可以在特定时间点向接收装置发送方向不相邻的M个发送训练波束的ID。因此，通过N/M次切换即可完成波束训练。
图17为显示根据又一实施例的从发送装置向接收装置发送的帧的结构示意图。
各帧1710、1720、1730包括同步信号1711、1713、1715、1721、1723、1725、1731、1733、1735及BIDP 1712、1714、1716、1722、1724、1726、1732、1734、1736。
利用图17所示帧的情况下，发送装置的各子阵列可同时分别发送一个发送训练波束的ID即共M个。并且，各子阵列可以切换N次发送训练波束发送。由于进行N次切换，因此波束训练时间相对较长。但各子阵列至接收装置的信道状况个别变化的情况下，能够选择最佳波束与最佳的子阵列。
图17中，切换发送训练波束的顺序可以采用所有子阵列均相同的方法，也可以采用相反的方法等多种方法。
图18为显示根据实施例的接收装置的结构框图。
接收装置1800包括接收部1811、检测部1821及发送部1831。
发送装置1810利用发送阵列1820发送发送训练波束的ID及训练子阵列的ID。接收部1811利用接收阵列1840接收发送训练波束的ID及训练子阵列的ID。
根据一个方面，发送训练波束的ID及训练子阵列的ID可以通过如图2所示的多种实施例发送。
检测部1821检测根据多种实施例发送的发送训练波束的ID及训练子阵列的ID。
以下说明检测部1821根据发送了发送训练波束的ID及训练子阵列的ID的多种实施例检测发送训练波束的ID及训练子阵列的ID的实施例。
1)利用金氏序列发送的实施例1
接收部1811接收到根据发送训练波束的ID及训练子阵列的ID生成的金氏序列的情况下，检测部1821可以通过下述数学式43同时检测频域中单元ID与发送训练波束的ID、训练子阵列的ID。
[数学式43]
此处，Y是接收信号，k表示副载波指数。n表示单元ID，s为由a与b构成的参数，分别表示训练子阵列的ID及发送训练波束的ID。
2)利用金氏序列发送的实施例2
接收部1811接收到根据发送训练波束的ID生成并根据训练子阵列的ID在频域间隔映射的金氏序列的情况下，检测部1821可以通过下述数学式44检测频域中单元ID与发送训练波束的ID、训练子阵列的ID。检测部1821可以在Asr频域中关于训练子阵列的ID进行抽样后进行检测。
[数学式44]
此处，Y是接收信号，m表示抽样的副载波指数。Asr是训练子阵列的个数，a表示训练子阵列的ID。n表示单元ID，b表示发送训练波束的ID。
3)利用Chu序列发送的实施例1
接收部1811接收到根据发送训练波束的ID生成并根据训练子阵列的ID在频域循环移动的Chu序列的情况下，检测部1821可以根据下述数学式45检测发送训练波束的ID、训练子阵列的ID。
[数学式45]
此处，Y是接收信号，k表示副载波指数。B为表示发送训练波束的ID的参数，s由n与a的组合构成。n与a分别是区分单元ID与训练子阵列的ID的参数。
4)利用Chu序列发送的实施例2
接收部1811接收到根据发送训练波束的ID及训练子阵列的ID生成的Chu序列的情况下，检测部1821可以根据下述数学式46检测发送训练波束的ID、训练子阵列的ID。
[数学式46]
此处，y表示时间区域的接收信号，n表示抽样指数，l表示时间区域中具有高相关值的指数。q表示对应于单元ID的路径指数，NID表示路径指数的总数。S是由a与b构成的参数，是按Nb的倍数循环移动信号的参数。a与b分别表示发送训练波束的ID与训练子阵列的ID，Nb表示发送训练波束的ID与训练子阵列的ID的区间长度。
5)利用扩频发送的实施例1
接收部1811接收到利用第二Chu序列扩频根据发送训练波束的ID及训练子阵列的ID生成的第一Chu序列得到的扩频序列的情况下，检测部1821可以通过下述数学式47检测发送训练波束的ID、训练子阵列的ID。
[数学式47]
此处，Y表示频域的接收信号，l表示对应于扩频序列长度的副载波指数。NL是扩频序列的长度，m表示波束序列的指数。p，v是对应于单元ID的参数，表示通过逆扩频恢复的波束序列。Nb表示波束序列的长度，q是对应于波束序列的路径指数的参数，i是循环移动波束序列的参数。检测部1821可通过q与i的组合检测发送训练波束的ID及训练子阵列的ID。
6)利用扩频发送的实施例2
接收部1811接收到利用第二m序列扩频根据发送训练波束的ID及训练子阵列的ID生成的第一m序列得到的扩频序列的情况下，检测部1821可根据下述数学式48检测发送训练波束的ID、训练子阵列的ID。
[数学式48]
此处，Y是频域的接收信号，k表示副载波指数。C是逆扩频序列，υ是表示单元ID的参数。β是逆扩频的标记，Ns表示波束序列的长度。表示以Nb为间隔对β抽样推定的波束序列，s由a与b的组合构成，是区分发送训练波束的ID与训练子阵列的ID的参数。a与b分别区分发送训练波束的ID与训练子阵列的ID。
根据一个方面，检测部1821可以利用检测到的发送训练波束的ID及训练子阵列的ID执行波束训练。
发送部1831可以将确定为波束训练结果的数据发送波束的信息发送到发送装置1810。发送装置1810利用数据发送波束发送数据，接收部1811可利用数据接收波束接收利用数据发送波束发送的数据。
以下参照图19至图22说明本发明适用于移动通信系统的上行链路的实施例。这种情况下，移动通信系统的基站可以作为接收装置，移动通信系统的终端机可以作为发送装置。
图19为显示在上行链路选择发送训练波束的实施例的示意图。
图19中(a)为显示能够利用发送阵列1960形成N个发送波束1911、1912、1913、1914、1915、1916、1917、1918的发送装置1910同时利用M个发送训练波束发送M个关于发送训练波束的信息的实施例的示意图。
图19中(b)为显示发送装置1910的发送阵列1960的示意图。发送阵列1960由M个子阵列1970、1980、1990构成。各子阵列1970、1980、1990各形成一个发送训练波束，即发送装置1910总共形成M个发送训练波束1971、1981、1991。根据一个方面，发送装置1910形成的发送训练波束1911、1912、1913可以是相邻方向的波束。
发送装置1910可利用图20所示帧将M个发送训练波束1911、1912、1913的ID发送到接收装置1920、1930、1940。接收装置1920、1930、1940可以利用接收波束1921、1931、1941接收发送训练波束1911、1912、1913的ID。
根据一个方面，各接收装置1920、1930、1940可通过中枢网络相连接。因此，任意一个接收装置接收到ID的情况下，所有接收装置1920、1930、1940能够共享ID，能够利用共享的ID确定最佳的数据发送波束及数据接收波束。
图20为显示根据又一实施例的从发送装置向接收装置发送的帧的结构示意图。
各帧2010、2020、2030包括随机存取前导码(Random Access Preamble)2011、2012、2013、2021、2022、2023、2031、2032、2033。各随机存取前导码2011、2012、2013、2021、2022、2023、2031、2032、2033可包括与相应数字对应的发送训练波束的ID及训练子阵列的ID。
利用图20所示帧结构的情况下，发送装置在特定时间点将M个发送训练波束的ID发送到接收装置。因此，通过N/M次切换即可完成波束训练。
图21为显示在上行链路选择发送训练波束的实施例的示意图。
图21中(a)显示能够利用发送阵列2160形成N个发送波束2111、2112、2113、2114、2115、2116、2117、2118、2119的发送装置2110同时利用M个发送训练波束发送M个关于发送训练波束的信息的实施例的示意图。
图21中(b)显示发送装置2110的发送阵列2160的示意图。发送阵列2160由M个子阵列2170、2180、2190构成。各子阵列2170、2180、2190分别形成一个发送训练波束，即发送装置2110总共形成M个发送训练波束2171、2181、2191。
图21所示实施例近似于图19所示实施例，但发送装置2110可以选择不相邻的发送波束作为发送训练波束2111、2114、2117发送各发送训练波束2111、2114、2117的ID。
这种情况下，各发送训练波束2111、2114、2117的旁瓣(Side lobe)影响减小，因此能够使波束训练稍微更准确。图21所示实施例的发送装置2110可以利用图22所示帧发送发送训练波束的ID。
图22为显示又一实施例的从发送装置向接收装置发送的帧的结构示意图。
各帧2210、2220、2230包括随机存取前导码(Random Access Preamble)2211、2212、2213、2221、2222、2223、2231、2232、2233。各随机存取前导码2211、2212、2213、2221、2222、2223、2231、2232、2233可包括与相应数字对应的发送训练波束的ID及训练子阵列的ID。
利用图22所示帧结构的情况下，发送装置可以在特定时间点将M个发送训练波束的ID发送到接收装置。因此，通过N/M次切换即可完成波束训练。并且，由于选择不相邻的发送波束作为发送训练波束，因此各发送训练波束的旁瓣影响减小，能够使波束训练能够稍微更准确。
实施例的方法可以以能够通过多种计算机设备执行的程序指令形式存储在计算机可读介质中。所述计算机可读介质可包括程序指令、数据文件、数据结构或其组合。存储在所述存储介质中的程序指令可以是为实施例而专门设计和构建的，但也可以是计算机软件技术人员公知使用的。计算机可读存储介质例如可以是硬盘、软盘及磁盘之类的磁介质(magnetic media)、CD-ROM、DVD等光存储介质(optical media)、软光盘(floptical disk)等磁-光介质(magneto-optical media)及ROM、RAM、闪存盘等为了存储和执行程序命令而专门制成的硬件装置。并且，程序指令不仅包括通过编译器得到的机器代码，还包括能够通过计算机执行的高级语言代码。可以将上述硬件装置构建成用于执行实施例的动作的一个以上软件模块，反之相同。
以上通过限定的实施例及附图说明了实施例，但本领域普通技术人员可以在所述记载的基础上进行多种修改及变形。例如，说明的技术按照不同于说明方法的其他顺序执行，及/或说明的系统、结构、装置、电路等构成要素按不同于说明方法的方式结合或组合，或者由其他构成要素或等同物替换或置换也能够得到适当结果。
因此，其他实现方式、其他实施例及与技术方案等同的技术方案均属于本发明技术方案的范围。
产业上的可应用性
根据以下实施例，能够快速完成利用发送阵列的发送装置与利用接收阵列的接收装置之间的同步及波束训练。
根据以下实施例，包括利用发送阵列的发送装置与利用接收阵列的接收装置的数据传输系统能够找出发送装置与接收装置之间的一对最佳波束。
根据以下实施例，发送波束ID并且能够在物理层检测发送的波束ID。
根据以下实施例，能够高效找出波束。
根据以下实施例，能够缩短找出波束的时间。

Claims (37)

1.一种发送装置，其特征在于，包括：
发送部，其从能够利用发送阵列形成的多个发送波束选择至少一个以上的发送训练波束，生成辅同步信号并对生成的所述辅同步信号进行交织，根据选择的所述发送训练波束的标识符对经过交织的所述辅同步信号的相位进行调制，然后将相位经过调制的所述辅同步信号发送到接收装置。
2.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于：
所述接收装置具有接收阵列，
发送的所述发送训练波束的标识符用于选择包括数据接收波束及数据发送波束的数据发送接收波束对，其中所述数据接收波束选自能够利用所述接收阵列形成的多个接收波束且用于从所述发送装置向所述接收装置发送数据，所述数据发送波束选自所述多个发送波束且用于所述接收装置从所述发送装置接收数据。
3.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于：
所述发送部利用公共参考信号发送所述发送训练波束的标识符。
4.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于：
从所述多个波束中选择多个发送训练波束，
所述发送部利用选择的各所述发送训练波束同时发送各发送训练波束的标识符。
5.根据权利要求4所述的发送装置，其特征在于：
所述多个发送波束向增益最大的方向排列，选择的所述发送训练波束为排列的所述多个发送波束中不相邻的发送波束。
6.根据权利要求1所述的发送装置，其特征在于，还包括接收部，
其中，所述发送部利用所述发送训练波束将发送信号发送到所述接收装置，
所述接收部接收所述接收装置利用所述发送信号生成的信道状态信息，根据所述信道状态信息确定是否要利用所述发送训练波束将数据发送到所述接收装置。
7.根据权利要求6所述的发送装置，其特征在于：
所述信道状态信息为信噪比或信干噪比。
8.一种发送装置，其特征在于，包括：
发送部，其从能够利用发送阵列形成的多个发送波束选择至少一个以上的发送训练波束，生成辅同步信号并根据选择的所述发送训练波束的标识符对生成的所述辅同步信号的相位进行调制，然后对相位经过调制的所述辅同步信号进行交织并将经过交织的所述辅同步信号发送到接收装置。
9.根据权利要求8所述的发送装置，其特征在于：
所述接收装置具有接收阵列，
发送的所述发送训练波束的标识符用于选择包括数据接收波束及数据发送波束的数据发送接收波束对，其中所述数据接收波束选自能够利用所述接收阵列形成的多个接收波束且用于从所述发送装置向所述接收装置发送数据，所述数据发送波束选自所述多个发送波束且用于所述接收装置从所述发送装置接收数据。
10.根据权利要求8所述的发送装置，其特征在于：
所述发送部利用公共参考信号发送所述发送训练波束的标识符。
11.根据权利要求8所述的发送装置，其特征在于：
从所述多个波束中选择多个发送训练波束，
所述发送部利用选择的各所述发送训练波束同时发送各发送训练波束的标识符。
12.根据权利要求11所述的发送装置，其特征在于：
所述多个发送波束向增益最大的方向排列，选择的所述发送训练波束为排列的所述多个发送波束中不相邻的发送波束。
13.根据权利要求8所述的发送装置，其特征在于，还包括接收部，
其中，所述发送部利用所述发送训练波束将发送信号发送到所述接收装置，
所述接收部接收所述接收装置利用所述发送信号生成的信道状态信息，根据所述信道状态信息确定是否要利用所述发送训练波束将数据发送到所述接收装置。
14.根据权利要求13所述的发送装置，其特征在于：
所述信道状态信息为信噪比或信干噪比。
15.一种接收装置，其特征在于，包括：
接收部，其利用辅同步信号接收具有发送阵列的发送装置利用从能够利用所述发送阵列形成的多个发送波束选择的至少一个发送训练波束发送的所述发送训练波束的标识符；以及
波束标识符检测部，
其中，所述辅同步信号的相位根据所述发送训练波束的标识符调制，
所述接收部接收所述发送装置利用所述发送训练波束发送的主同步信号，利用所述主同步信号推定所述发送装置到所述接收装置的信道，
所述波束标识符检测部利用推定的所述信道算出所述辅同步信号的相位被调制前的值，并根据所述相位被调制前的值检测所述发送训练波束的标识符。
16.根据权利要求15所述的接收装置，其特征在于：
所述接收部具有接收阵列，利用至少一个接收训练波束接收所述发送训练波束的标识符，其中所述接收训练波束选自能够利用所述接收阵列形成的多个接收波束。
17.根据权利要求15所述的接收装置，其特征在于：
接收的所述发送训练波束的标识符用于选择包括数据接收波束及数据发送波束的数据发送接收波束对，其中所述数据接收波束选自能够利用所述接收装置的接收阵列形成的多个接收波束且用于从所述发送装置向所述接收装置发送数据，所述数据发送波束选自所述多个发送波束且用于所述接收装置从所述发送装置接收数据。
18.根据权利要求15所述的接收装置，其特征在于：
所述接收部利用公共参考信号接收所述发送训练波束的标识符。
19.根据权利要求15所述的接收装置，其特征在于，还包括：
信道状态信息生成部及发送部，
其中，所述接收部接收所述发送装置利用所述发送训练波束发送的接收信号，
所述信道状态信息生成部利用所述接收信号生成从所述发送装置到所述接收装置的无线信道的信道状态信息，
所述发送部将所述信道状态信息发送到所述发送装置，
所述信道状态信息确定是否要利用所述发送训练波束将数据发送到所述接收装置。
20.根据权利要求19所述的接收装置，其特征在于：
所述信道状态信息为信噪比或信干噪比。
21.根据权利要求15所述的接收装置，其特征在于，还包括：
波束标识符检测部，所述接收部接收通过多个发送训练波束发送的多个接收信号并测定所述接收信号的接收功率，
检测所述接收功率为预定临界值以上的接收信号所对应的训练波束的标识符。
22.根据权利要求15所述的接收装置，其特征在于：
所述接收部分别接收所述发送装置利用从所述发送训练波束中选择的多个数据发送波束发送的多个接收信号，并对分别接收的信号进行融合后从融合的接收信号检测数据。
23.根据权利要求15所述的接收装置，其特征在于：
所述接收部接收所述发送装置利用从所述发送训练波束中选择的第一数据发送波束发送的第一数据，接收所述发送装置利用从所述发送训练波束中选择的第二数据发送波束发送的第二数据。
24.一种发送装置，具有由多个一维子阵列构成的二维发送阵列，其特征在于，包括：
发送部，其通过发送训练波束发送所述发送训练波束的ID及训练子阵列的ID，其中所述训练子阵列选自所述多个一维子阵列，所述发送训练波束选自能够利用所述训练子阵列形成的多个发送波束，
发送的所述发送训练波束的ID及训练子阵列的ID用于选择包括数据发送波束的数据发送接收波束对，其中所述数据发送波束选自能够利用所述发送阵列形成的多个发送波束且用于所述发送装置向所述接收装置发送数据。
25.根据权利要求24所述的发送装置，其特征在于：
所述发送部根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成金氏序列，并将生成的所述金氏序列发送到所述接收装置。
26.根据权利要求24所述的发送装置，其特征在于：
所述发送部根据所述发送训练波束的ID生成金氏序列，在频域根据所述训练子阵列的ID间隔映射生成的所述金氏序列，并将映射的所述金氏序列发送到所述接收装置。
27.根据权利要求24所述的发送装置，其特征在于：
所述发送部根据所述发送训练波束的ID生成Chu序列，在频域根据所述训练子阵列的ID循环移动生成的所述Chu序列，并将循环移动的所述Chu序列发送到所述接收装置。
28.根据权利要求24所述的发送装置，其特征在于：
所述发送部根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成Chu序列，并将生成的所述Chu序列发送到所述接收装置。
29.根据权利要求24所述的发送装置，其特征在于：
所述发送部利用第二Chu序列使根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成的第一Chu序列生成扩频序列，并将所述扩频序列发送到所述接收装置。
30.根据权利要求24所述的发送装置，其特征在于：
所述发送部利用第二m序列使根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成的第一m序列生成扩频序列，并将所述扩频序列发送到所述接收装置。
31.一种接收装置，其特征在于，包括：
接收部，其接收具有由多个一维子阵列构成的二维发送阵列的发送装置通过发送训练波束发送的所述发送训练波束的ID及训练子阵列的ID，其中所述训练子阵列选自所述多个一维子阵列，所述发送训练波束选自能够利用所述训练子阵列形成的多个发送波束，
发送的所述发送训练波束的ID及训练子阵列的ID用于选择包括数据发送波束的数据发送接收波束对，其中所述数据发送波束选自能够利用所述发送阵列形成的多个发送波束且用于所述发送装置向所述接收装置发送数据。
32.根据权利要求31所述的接收装置，其特征在于：
所述接收部接收根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成的金氏序列。
33.根据权利要求31所述的接收装置，其特征在于：
所述接收部接收根据所述发送训练波束的ID生成并在频域根据所述训练子阵列的ID间隔映射的金氏序列。
34.根据权利要求31所述的接收装置，其特征在于：
所述接收部接收根据所述发送训练波束的ID生成并在频域根据所述训练子阵列的ID循环移动的Chu序列。
35.根据权利要求31所述的接收装置，其特征在于：
所述接收部接收根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成的Chu序列。
36.根据权利要求31所述的接收装置，其特征在于：
所述接收部接收利用第二Chu序列扩频根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成的第一Chu序列得到的扩频序列。
37.根据权利要求31所述的接收装置，其特征在于：
所述接收部接收利用第二m序列扩频根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成的第一m序列得到的扩频序列。
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