CN105790806A - 混合波束赋形技术中的公共信号传输方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了混合波束赋形技术中的公共信号传输方法及装置，其中，方法包括：获取待发送的模拟公共信号；针对不同的射频链，从模拟波束赋形码本中选取不同的码字作为模拟波束赋形向量；利用所述模拟波束赋形向量对所述不同射频链上的待发送的模拟公共信号进行模拟波束赋形；和将进行模拟波束赋形后的各射频链上的公共信号波束发送出去。本申请中的技术方案能够实现公共信号在混合波束赋形技术中的有效范围覆盖。

Description

混合波束赋形技术中的公共信号传输方法及装置

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，特别是一种混合波束赋形的多用户多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput，MIMO)技术中的公共信号传输方法及装置。

背景技术

随着智能终端的普及应用及移动新业务需求的持续增长，无线传输速率需求呈指数增长。为此，在以LTE为代表的第4代移动通信技术(4G)正在普及应用的时候，第5代移动通信技术(5G)的研发已经拉开帷幕。与4G相比，5G需满足若干关键技术指标，例如：1)传输速率提高10～100倍，用户体验速率可达1Gb/s，用户峰值速率可达10Gb/s及以上；2)连接设备密度提升10～100倍，达到每平方公里数百万个等。为实现上述关键技术指标，且考虑到目前的频谱资源比较紧张，在5G研究工作中，一种思路提出应用采用高频段的频谱资源的大规模MIMO(MassiveMIMO)无线通信环境，以深度挖掘利用空间维度无线资源，解决未来移动通信的频谱效率及功率效率问题。

大规模MIMO无线通信技术的基本特征是：在基站覆盖区域内配置数十根甚至数百根以上天线，这些天线以大规模阵列方式集中放置。分布在基准覆盖区内的多个用户，在同一时频资源上，利用基站大规模天线配置所提供的空间自由度，与基站同时进行通信，提升频谱资源在多个用户之间的复用能力、各个用户链路的频谱效率以及抵抗小区间干扰的能力，由此大幅提升频谱资源的整体利用率；与此同时，利用基站大规模天线配置所提供的分集增益和阵列增益，每个用户与基站之间通信的功率效率也可以得到进一步显著提升。

高频段的频谱资源波形较短，因此适合应用于这种天线单元密集布置的大规模MIMO技术中，但其同时也具有较大的传输损耗；加上大规模MIMO技术还需要突破基站侧天线个数显著增加所引发的无线传输技术“瓶颈”，这意味着大规模MIMO传输技术将不同于现有的MIMO传输技术，为此需要探寻适于大规模MIMO通信场景的无线传输技术。

另一方面，在大规模MIMO技术实现中，考虑到如果为每一个天线元素都安装一条射频链，会加大实现复杂度，以及功耗和成本。混合波束赋形技术作为一种大规模MIMO技术的低成本可行方案，成为了无线通信领域研究的热点。

对于用户信号，在混合波束赋形技术时，可采用指向用户(UE-specific)的波束赋形技术来实现对相应用户的传输覆盖；但对于公共信号，由于目前还没有相应的针对混合波束赋形技术的传输技术，因此高频段频谱资源的较大传输损耗将使得在混合波束赋形技术中，公共信号的覆盖范围将受到较大的影响。

发明内容

有鉴于此，本申请中一方面提供一种混合波束赋形技术中的公共信号传输方法，另一方面提供一种混合波束赋形技术中的公共信号传输装置，以便对抗高频资源的路径损耗，实现公共信号在混合波束赋形技术中的有效范围覆盖。

本申请所提供的混合波束赋形技术中的公共信号传输方法，包括：

获取待发送的模拟公共信号；

针对不同的射频链，从模拟波束赋形码本中选取不同的码字作为模拟波束赋形向量；

利用所述模拟波束赋形向量对所述不同射频链上的待发送的模拟公共信号进行模拟波束赋形；

将进行模拟波束赋形后的各射频链上的公共信号波束发送出去。

在一个实施方式中，该方法可进一步包括：将所述模拟波束赋形码本中的码字划分到至少两个码字组中；每个码字组中所包括的码字的数量最少为1个；

所述针对不同的射频链，从模拟波束赋形码本中选取不同的码字作为模拟波束赋形向量，包括：在不同的时隙，依次选取不同的码字组，针对不同的射频链，从所选取的码字组中选取不同的码字作为模拟波束赋形向量。

在另一个实施方式中，所述获取待发送的模拟公共信号之前进一步包括：

获取用于生成所述待发送的模拟公共信号的数字公共信号；

针对各射频链，按照指向相邻的波束所对应的射频链采用不同的循环移位的原则，利用循环移位生成数字波束赋形向量，以使得指向相邻的波束所对应的射频链的公共信号接收功率实现叠加；

在数字基带对所述各射频链上的数字公共信号利用所述数字波束赋形向量进行数字波束赋形。

其中，该方法可进一步包括：根据信道冲激响应的最大多径时延扩展和离散傅里叶变换的点数，计算所述循环移位。

本申请所提供的混合波束赋形技术中的公共信号传输装置，包括：

模拟公共信号获取模块，用于获取待发送的模拟公共信号；

模拟波束赋形向量生成模块，用于针对不同的射频链，从模拟波束赋形码本中选取不同的码字作为模拟波束赋形向量；

模拟波束赋形模块，用于利用所述模拟波束赋形向量对所述不同射频链上的待发送的模拟公共信号进行模拟波束赋形；和

信号发送模块，用于将进行模拟波束赋形后的各射频链上的公共信号波束发送出去。

在一个实施方式中，该装置进一步包括：码字组划分模块，用于将所述模拟波束赋形码本中的码字划分到至少两个码字组中；每个码字组中所包括的码字的数量最少为1个；

所述模拟波束赋形向量生成模块在不同的时隙，依次选取不同的码字组，针对不同的射频链，从所选取的码字组中选取不同的码字作为模拟波束赋形向量。

在另一个实施方式中，该装置进一步包括：

数字公共信号获取模块，用于获取用于生成所述待发送的模拟公共信号的数字公共信号；

数字波束赋形向量生成模块，用于针对各射频链，按照指向相邻的波束所对应的射频链采用不同的循环移位的原则，利用循环移位生成数字波束赋形向量，以使得指向相邻的波束所对应的射频链的公共信号接收功率实现叠加；

数字波束赋形模块，用于在数字基带对所述各射频链上的数字公共信号利用所述数字波束赋形向量进行数字波束赋形。

其中，该装置可进一步包括：循环移位计算模块，用于根据信道冲激响应的最大多径时延扩展和离散傅里叶变换的点数，计算得到循环移位，并将所述循环移位提供给所述数字波束赋形向量生成模块。

从上述方案可以看出，本申请中通过在模拟射频前端针对不同的射频链，从模拟波束赋形码本中选取不同的码字作为模拟波束赋形向量，以对不同射频链上的待发送的模拟公共信号进行模拟波束赋形，从而可以对抗高频资源的路径损耗，使得公共信号也可以在混合波束赋形技术中实现有效的范围覆盖。

进一步地，通过将模拟波束赋形码本中的码字划分到至少两个码字组中，并在不同的时隙，依次选取不同的码字组，针对不同的射频链，从所选取的码字组中选取不同的码字作为模拟波束赋形向量，可以进一步提高公共信号在混合波束赋形技术中的有效覆盖范围。

此外，通过进一步在数字基带后端，针对各射频链，按照指向相邻的波束所对应的射频链采用不同的循环移位的原则，利用循环移位生成数字波束赋形向量，以对各射频链上的数字公共信号进行数字波束赋形，从而进一步提高公共信号在混合波束赋形技术中的有效覆盖范围及鲁棒性。

附图说明

图1为本申请实施例一中一种混合波束赋形技术中的公共信号传输方法的示例性流程图；

图2为本申请实施例一中对混合波束赋形技术中的公共信号进行处理的示例性原理示意图；

图3为本申请本实施例一中天线模型的功率方向示意图；

图4为本申请实施例一中一种混合波束赋形技术中的公共信号传输装置的示例性结构图；

图5为本申请实施例二中一种混合波束赋形技术中的公共信号传输方法的示例性流程图；

图6为本申请实施例二中对混合波束赋形技术中的公共信号进行处理的示例性原理示意图；

图7a和图7b为本实施例二中天线模型的功率方向示意图；

图8为本申请实施例二中一种混合波束赋形技术中的公共信号传输装置的示例性结构图；

图9a和图9b为本申请实施例三中一种混合波束赋形技术中的公共信号传输方法的示例性流程图；

图10a和图10b为本申请实施例三中对混合波束赋形技术中的公共信号进行处理的示例性原理示意图；

图11为本申请本实施例三中天线模型的一功率方向示意图；

图12为本申请本实施例三中用户设备的有效信道冲激响应(ECIR)示意图；

图13a和图13b为本申请实施例三中一种混合波束赋形技术中的公共信号传输装置的示例性结构图；

图14为将实施例一中的方案与传统方案对比时的天线模型功率方向仿真图；

图15为将实施例二中的方案与传统方案对比时的天线模型功率方向仿真图；

图16为将实施例三中的方案与传统方案对比时的天线模型功率方向仿真图。

具体实施方式

为了克服高频段频谱资源的较大传输损耗对公共信号传输距离的影响，本申请中考虑对公共信号采用波束赋形的方式进行传输，同时考虑到公共信号需要在整个小区内实现有效全覆盖，因此不能采用指向用户的波束赋形方式，为此，本申请中考虑针对不同的射频链，从模拟波束赋形码本中选取不同的波束赋形权值向量对所述不同射频链上的待发送的模拟公共信号进行模拟波束赋形，从而实现在混合波束赋形技术中对公共信号的传输。

为使本申请的技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本申请进一步详细说明。

实施例一

图1为本申请实施例一中一种混合波束赋形技术中的公共信号传输方法的示例性流程图。如图1所示，该方法应用于基站侧，具体可包括如下处理过程：

步骤101，基站获取待发送的模拟公共信号。

本步骤中，待发送的模拟公共信号为数字公共信号经过模数转换后得到的信号。

图2为本申请实施例一中对混合波束赋形技术中的公共信号进行处理的示例性原理示意图。如图2所示，信号Sa为待发送的模拟公共信号。

步骤102，针对不同的射频链(RFchain)，从模拟波束赋形码本中选取不同的码字作为模拟波束赋形向量。

本步骤中，选取不同的码字是为了使得公共信号能以不同的方向向外传播。其中，模拟波束成形码本中的码字多少通常是由天线厂商预先设置的，码字越多表示灵活度越大，相应的成本价格也就越高。

本实施例中，以系统配置4条射频链，且码本中包含8个码字的情况为例，假设码本为： $C_{\mathrm{ana}\log }=\left\{a\left(i\frac{\mathrm{\π}}{4}\right)\right|i=\mathrm{0,1},\·\·\·,7\}---\left(1\right)$

其中，a(φ)为射频链对应的天线子阵列的阵列响应向量，也即码本中的码字；φ是相应的离开角(AoD)。

本实施例中，假设针对4条射频链分别选取码字a(0)，a(π)和则得到的模拟波束赋形向量可以为： $A=\mathrm{diag}\left[\begin{array}{cccc}a\left(0\right)& a\left(\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)& a\left(\mathrm{\π}\right)& a\left(\frac{3\mathrm{\π}}{2}\right)\end{array}\right]---\left(2\right)$

当然，实际应用中，也可分别选取码字和等，相应地，得到的模拟波束赋形向量为： $A=\mathrm{diag}\left[\begin{array}{cccc}a\left(\frac{\mathrm{\π}}{4}\right)& a\left(\frac{3\mathrm{\π}}{4}\right)& a\left(\frac{5\mathrm{\π}}{4}\right)& a\left(\frac{7\mathrm{\π}}{4}\right)\end{array}\right]---\left(3\right)$

具体选取时，可按照使得所选取的码字对应的波束方向在小区内实现均匀覆盖。当然，也可根据实际需要进行非均匀分布的选取。

步骤103，利用所述模拟波束赋形向量对所述不同射频链上的待发送的模拟公共信号进行模拟波束赋形。

本步骤中，基于上述系统配置有4条射频链，且码本中包含8个码字的情况，对应到图2中所示的原理图，便有N_RF＝4，w₁＝a(0)，(图中未示出)，w₃＝a(π)(图中未示出)，

步骤104，将进行模拟波束赋形后的各射频链上的公共信号波束发送出去。

图3示出了本实施例一中基于上述系统配置有4条射频链，且码本中包含8个码字的情况，天线模型的功率方向示意图。如图3所示，本实施例中的公共信号可覆盖角度为0、π和的方向。

本实施例一中，以所有(如上述的4条)射频链全部使用的情况为例进行的描述，实际应用中，也可能只选用其中的部分射频链来使用。

图4为本申请实施例一中一种混合波束赋形技术中的公共信号传输装置的示例性结构图。如图4所示，该装置可包括：模拟公共信号获取模块401、模拟波束赋形向量生成模块402、模拟波束赋形模块403和信号发送模块404。

其中，模拟公共信号获取模块401用于获取待发送的模拟公共信号。

模拟波束赋形向量生成模块402用于针对不同的射频链，从模拟波束赋形码本中选取不同的码字作为模拟波束赋形向量。

模拟波束赋形模块403用于利用所述模拟波束赋形向量对所述不同射频链上的待发送的模拟公共信号进行模拟波束赋形。

信号发送模块404用于将进行模拟波束赋形后的各射频链上的公共信号波束发送出去。其中，信号发送模块404可包括对应各射频链的天线子阵列。

图4所示装置中各功能模块的具体操作可与图1所示方法中各步骤的具体操作一致，此处不再赘述。

实施例二

图5为本申请实施例二中一种混合波束赋形技术中的公共信号传输方法的示例性流程图。如图5所示，该方法应用于基站侧，具体可包括如下处理过程：

步骤501，将模拟波束赋形码本中的码字划分到至少两个码字组中；每个码字组中所包括的码字的数量最少为1个。

仍以实施例一中所述的系统配置4条射频链，且码本中包含8个码字的情况为例，则所述8个码字可划分到两个组中。例如，将a(0)，a(π)和划分到一个码字组中，例如，记为第一码字组；将和划分到另一个码字组中，例如，记为第二码字组。

当然，实际应用中，根据实际情况，8个码字也可被划分到其它数量的组中。

实际应用中，本步骤501可预先划分好码字组，或者在初次执行本方法时执行一次，在之后的使用中，直接使用码字组的划分结果；或者，也可在需要的情况下，重新划分码字组。

步骤502，获取待发送的模拟公共信号。

本步骤502的具体实现方式可与步骤101一致。

图6为本申请实施例二中对混合波束赋形技术中的公共信号进行处理的示例性原理示意图。如图6所示，信号Sa为待发送的模拟公共信号。

步骤503，在不同的时隙，依次选取不同的码字组，针对不同的射频链，从所选取的码字组中选取不同的码字作为模拟波束赋形向量。

例如，在上述分为第一码字组和第二码字组的情况，可在第一时隙，选取第一码字组，相应地，得到第一模拟波束赋形向量在第二时隙，选取第二码字组，相应地，得到第二模拟波束赋形向量在第三时隙，再次选取第一码字组，得到第一模拟波束赋形向量在第四时隙，再次选取第二码字组，得到第二模拟波束赋形向量以此类推。此处的第一时隙、第二时隙、第三时隙、第四时隙仅仅表示一个时间上的顺序，并非对应真正的时隙编号。例如，第一时隙可对应帧结构中的时隙#0(TS#0)，第二时隙可对应帧结构中的时隙#1(TS#1)等。

步骤504，利用所述模拟波束赋形向量对所述不同射频链上的待发送的模拟公共信号进行模拟波束赋形。

本步骤中，基于上述划分为第一码字组和第二码字组的情况，对应到图5中所示的原理图，便有N_RF＝4，其中，t为时间变量，例如，可有：

$\left\{\begin{array}{c}\left\{\begin{array}{c}{w}_1\left(t\right)=a\left(0\right)\\ w_2\left(t\right)=a\left(\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)\\ w_3\left(t\right)=a\left(\mathrm{\π}\right)\\ w_{N_{\mathrm{RF}}}\left(t\right)=a\left(\frac{3\mathrm{\π}}{2}\right)\end{array}\right.t=\mathrm{1,3,5,7}\·\·\·;\\ \left\{\begin{array}{c}{w}_1\left(t\right)=a\left(\frac{\mathrm{\π}}{4}\right)\\ w_2\left(t\right)=a\left(\frac{3\mathrm{\π}}{4}\right)\\ w_3\left(t\right)=a\left(\frac{5\mathrm{\π}}{4}\right)\\ w_{N_{\mathrm{RF}}}\left(t\right)=a\left(\frac{7\mathrm{\π}}{4}\right)\end{array}\right.t=\mathrm{2,4,6,8}\·\·\·;\end{array}\right.---\left(4\right)$

同理，上式中的1,3,5,7……以及2,4,6,8……等仅仅表示一个时间上的顺序，并非对应真正的时隙编号。

步骤505，将进行模拟波束赋形后的各射频链上的公共信号波束发送出去。

图7a和图7b示出了本实施例二中基于上述系统配置有4条射频链，且码本中的码字被划分为第一码字组和第二码字组的情况，天线模型的功率方向示意图。如图7a所示，本实施例中的公共信号在某个时隙可覆盖角度为0、π和的方向，在另一个时隙则如图7b所示可覆盖和的方向。这样一来，相比于实施例一中的方案，实施例二中的方案可进一步提高公共信号的有效覆盖范围。

本实施例二中，同样以所有(如上述的4条)射频链全部使用的情况为例进行的描述，实际应用中，也可能只选用其中的部分射频链来使用，相应地，码字组的数量也不限于上述的两个。例如，如果仅使用其中的两条射频链的话，则对于上述8个码字的情况，码字组也可以有4组。

图8为本申请实施例二中一种混合波束赋形技术中的公共信号传输装置的示例性结构图。如图8所示，该装置可包括：码字组划分模块801、模拟公共信号获取模块802、模拟波束赋形向量生成模块803、模拟波束赋形模块804和信号发送模块805。

其中，码字组划分模块801用于将所述模拟波束赋形码本中的码字划分到至少两个码字组中；每个码字组中所包括的码字的数量最少为1个。

模拟公共信号获取模块802用于获取待发送的模拟公共信号。

模拟波束赋形向量生成模块803用于在不同的时隙，依次选取不同的码字组，针对不同的射频链，从所选取的码字组中选取不同的码字作为模拟波束赋形向量。

模拟波束赋形模块804利用所述模拟波束赋形向量对所述不同射频链上的待发送的模拟公共信号进行模拟波束赋形。

信号发送模块805用于将进行模拟波束赋形后的各射频链上的公共信号波束发送出去。其中，信号发送模块805可包括对应各射频链的天线子阵列。

图8所示装置中各功能模块的具体操作可与图5所示方法中各步骤的具体操作一致，此处不再赘述。

实施例三

本实施例三可在上述实施例一和实施例二中任一实施例的基础上，增加对公共信号进行数字波束赋形的处理。

图9a和图9b为本申请实施例三中一种混合波束赋形技术中的公共信号传输方法的示例性流程图。该方法应用于基站侧，如图9a和图9b所示，该方法可包括如下处理过程：

步骤901，获取用于生成所述待发送的模拟公共信号的数字公共信号。

图10a和图10b为本申请实施例三中对混合波束赋形技术中的公共信号进行处理的示例性原理示意图。如图10a和图10b所示，信号Sd为所述数字公共信号，Sa为对应的模拟公共信号。

步骤902，针对各射频链，按照指向相邻的波束所对应的射频链采用不同的循环移位的原则，利用获取的循环移位生成数字波束赋形向量，使得指向相邻的波束所对应的射频链的公共信号接收功率实现叠加。较佳地，可使得指向相邻的波束所对应的射频链的公共信号接收功率实现正交叠加或准正交叠加。

本步骤中，各循环移位可根据信道冲激响应的最大多径时延扩展和离散傅里叶变换的点数计算得到。

例如，可按照下式(5)计算循环移位：

其中，M为有效信道冲激响应(EffectiveChannelImpulseResponse,ECIR)的最大多径时延扩展；N_FFT为离散傅里叶变换的点数；k＝0,1，…，M-1。

其中，指向相邻的波束所对应的射频链采用不同的循环移位，指向不相邻的波束所对应的射频链可采用相同的或不同的循环移位。例如，当可选的循环移位不是很多时，指向不相邻的波束所对应的射频链可采用相同的循环移位，只要保证指向相邻的波束所对应的射频链采用不同的循环移位即可，这样可以适应频率选择性比较强的信道场景。

仍以实施例一和实施例二中所述的系统配置4条射频链，且码本中包含8个码字的情况为例，假设得到的循环移位为n₁＝0，n₂＝N_FFT/2，则4条射频链中，射频链1和射频链3可采用n₁，射频链2和射频链4可采用n₂。相应地，可生成如下的数字波束赋形向量： $D\left(k\right)=\left[\begin{array}{c}{e}^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_{\mathrm{FFT}}}{n}_{1}k}\\ e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_{\mathrm{FFT}}}{n}_{2}k}\\ e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_{\mathrm{FFT}}}{n}_{1}k}\\ e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_{\mathrm{FFT}}}{n}_{2}k}\end{array}\right]---\left(6\right)$

实际上，上述实施例一和实施例二中也可理解为在获取模拟公共信号之前，采用了数字波束赋形向量D(k)＝[1111]^T对数字公共信号进行了数字波束赋形。

步骤903，在数字基带对所述各射频链上的数字公共信号利用所述数字波束赋形向量进行数字波束赋形。

之后，可对经过数字波束赋形后的信号进行逆傅里叶变换以及数模转换等生成待发送的模拟公共信号，然后便可如图9a所示继续执行图1所示流程或如图9b所示继续执行图5所示流程，此处不再一一赘述。

图11示出了本实施例三中基于上述系统配置有4条射频链，且码本中包含8个码字的情况，天线模型的一功率方向示意图。如图11所示，本实施例中的公共信号在覆盖角度为0、π和的方向的情况下，在任两个角度之间通过实现能量叠加扩大了任两个角度之间的覆盖范围。

如图11中所示，用户设备1(UE1)、UE3、UE5、UE7分别被不同的波束直接覆盖，UE2被波束1和波束2联合覆盖，UE4被波束2和波束3联合覆盖，UE6被波束3和波束4联合覆盖，UE8被波束4和波束1联合覆盖。

图12示出了UE1、UE2和UE3的有效信道冲激响应(ECIR)示意图。下面以UE3为例，对利用循环移位进行数字波束赋形和不利用循环移位进行数字波束赋形时用户设备的信号接收功率、概率密度函数(PDF)、均值及方差等情况进行对比如下：

没有循环移位时的信号接收功率： $P_{\mathrm{non}-\mathrm{cs}}\left(n\right)=\frac{P_t}{4}{\left|\right|h_1\left(n\right)+h_2\left(n\right)\left|\right|}^2---\left(7\right)$

有循环移位时的信号接收功率： $P_{\mathrm{cs}}\left(n\right)=\frac{P_t}{4}{\left|\right|h_1(n-n_1)+h_2(n-n_2)\left|\right|}^2---\left(8\right)$

其中，P_t为总的传输功率，h₁(n)和h₂(n)为独立同分布(i.i.d.)零均值循环对称复高斯(CSCG)随机变量，即：

没有循环移位时：

概率密度函数： $p_{\mathrm{non}-\mathrm{cs}}\left(x\right)=\frac{4}{P_t[{\mathrm{\σ}}_1^2\left(n\right)+{\mathrm{\σ}}_2^2\left(n\right)]}\exp \{-\frac{4x}{P_t[{\mathrm{\σ}}_1^2\left(n\right)+{\mathrm{\σ}}_2^2\left(n\right)]}\},x\≥0---\left(9\right)$

均值： $\mathrm{\ϵ}\left[P_{\mathrm{non}-\mathrm{cs}}\left(n\right)\right]=\frac{P_t}{4}\left[{\mathrm{\σ}}_1^2\left(n\right){+\mathrm{\σ}}_2^2\left(n\right)\right]---\left(10\right)$

方差： $\mathrm{\ν}\left[P_{\mathrm{non}-\mathrm{cs}}\left(n\right)\right]=\frac{{P_t}^2}{16}{[{\mathrm{\σ}}_1^2\left(n\right)+{\mathrm{\σ}}_2^2\left(n\right)]}^2---\left(11\right)$

有循环移位时：

概率密度函数： $p_{\mathrm{cs}}\left(x\right)=\frac{4}{P_t[{\mathrm{\σ}}_1^2\left(n\right)+{\mathrm{\σ}}_2^2\left(n\right)]}\left\{\exp \right[-\frac{4x}{P_t\left[{\mathrm{\σ}}_1^2\left(n\right)\right]}]-\exp [-\frac{4x}{P_t{\mathrm{\σ}}_2^2\left(n\right)}\left]\right\},x\≥0---\left(12\right)$

均值： $\mathrm{\ϵ}\left[P_{\mathrm{cs}}\left(n\right)\right]=\frac{P_t}{4}\left[{\mathrm{\σ}}_1^2\left(n\right){+\mathrm{\σ}}_2^2\left(n\right)\right]---\left(13\right)$

方差： $\mathrm{\&nu;}\left[P_{\mathrm{cs}}\left(n\right)\right]=\frac{{P_t}^2}{16}[{\mathrm{\&sigma;}}_1^4\left(n\right)+{\mathrm{\&sigma;}}_2^4\left(n\right)]<\frac{{P_t}^2}{16}{[{\mathrm{\&sigma;}}_1^2\left(n\right)+{\mathrm{\&sigma;}}_2^2\left(n\right)]}^2=\mathrm{\&nu;}\left[P_{\mathrm{non}-\mathrm{cs}}\left(n\right)\right]---\left(14\right)$

通过比较可知，利用循环移位进行数字波束赋形时得到的信号接收功率的方差要比不利用循环移位进行数字波束赋形时得到的信号接收功率的方差小，因此鲁棒性能好。

图13a和图13b为本申请实施例三中一种混合波束赋形技术中的公共信号传输装置的示例性结构图。如图13a和图13b所示，该装置可在实施例一所示装置或实施例二所示装置的基础上进一步包括：数字公共信号获取模块1301，数字波束赋形向量生成模块1302和数字波束赋形模块1303。

其中，数字公共信号获取模块1301用于获取用于生成所述待发送的模拟公共信号的数字公共信号。

数字波束赋形向量生成模块1302用于针对各射频链，按照指向相邻的波束所对应的射频链采用不同的循环移位的原则，利用循环移位生成数字波束赋形向量，以使得指向相邻的波束所对应的射频链的公共信号接收功率实现叠加。较佳地，可使得指向相邻的波束所对应的射频链的公共信号接收功率实现正交叠加或准正交叠加。

数字波束赋形模块1303用于在数字基带对所述各射频链上的数字公共信号利用所述数字波束赋形向量进行数字波束赋形。

其中，循环移位可根据信道冲激响应的最大多径时延扩展和离散傅里叶变换的点数计算得到。相应地，本装置可进一步包括一循环移位计算模块1304，用于根据信道冲激响应的最大多径时延扩展和离散傅里叶变换的点数，计算得到循环移位，并将所述循环移位提供给所述数字波束赋形向量生成模块1302。

下面通过仿真示例，将上述三个实施例中的方案与没有波束赋形时的传统方案在覆盖范围上进行说明。如图14至图16所示，其中，偏左侧的颜色较浅的椭圆形区域对应的是传统方案中的天线模型功率方向仿真图，偏右侧的颜色深一些的椭圆区域对应的是本申请的方案中的天线模型功率方向仿真图。

具体仿真参数如表1所示：

图14为将实施例一中的方案与传统方案对比时的天线模型功率方向仿真图。模拟波束赋形向量为A＝diag[a(π/9)a(-π/9)]。

可见，实施例一中的方案的有效覆盖距离较传统方案要远，能够有效对抗高频资源的路径损耗。实施例一中的方案的有效覆盖范围是随角度变化的。

图15为将实施例二中的方案与传统方案对比时的天线模型功率方向仿真图。其中，模拟波束赋形向量为A_Ι＝diag[a(π/9)a(-π/9)]；A₁＝diag[a(π/6)a(-π/6)]。

可见，实施例二中的方案，通过以时分复用模式(TDM)在两组波束赋形向量之间进行动态波束赋形，相比实施例一中的方案可以在一定程度上提高覆盖范围。

图16为将实施例三中的方案与传统方案对比时的天线模型功率方向仿真图。其中，模拟波束赋形向量为A＝diag[a(π/9)a(-π/9)]，数字波束赋形向量为D(k)＝[1e^-jkπ]^T。

可见，实施例三中的方案，能够提供有效的并且好的鲁棒性的覆盖范围。

Claims (8)

1.一种混合波束赋形技术中的公共信号传输方法，其特征在于，该方法包括：

获取待发送的模拟公共信号；

针对不同的射频链，从模拟波束赋形码本中选取不同的码字作为模拟波束赋形向量；

利用所述模拟波束赋形向量对所述不同射频链上的待发送的模拟公共信号进行模拟波束赋形；

将进行模拟波束赋形后的各射频链上的公共信号波束发送出去。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：将所述模拟波束赋形码本中的码字划分到至少两个码字组中；每个码字组中所包括的码字的数量最少为1个；

所述针对不同的射频链，从模拟波束赋形码本中选取不同的码字作为模拟波束赋形向量，包括：在不同的时隙，依次选取不同的码字组，针对不同的射频链，从所选取的码字组中选取不同的码字作为模拟波束赋形向量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取待发送的模拟公共信号之前进一步包括：

获取用于生成所述待发送的模拟公共信号的数字公共信号；

针对各射频链，按照指向相邻的波束所对应的射频链采用不同的循环移位的原则，利用循环移位生成数字波束赋形向量，以使得相邻射频链的公共信号接收功率实现叠加；

在数字基带对所述各射频链上的数字公共信号利用所述数字波束赋形向量进行数字波束赋形。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：根据信道冲激响应的最大多径时延扩展和离散傅里叶变换的点数，计算所述循环移位。

5.一种混合波束赋形技术中的公共信号传输装置，其特征在于，该装置包括：

模拟公共信号获取模块，用于获取待发送的模拟公共信号；

模拟波束赋形向量生成模块，用于针对不同的射频链，从模拟波束赋形码本中选取不同的码字作为模拟波束赋形向量；

模拟波束赋形模块，用于利用所述模拟波束赋形向量对所述不同射频链上的待发送的模拟公共信号进行模拟波束赋形；和

信号发送模块，用于将进行模拟波束赋形后的各射频链上的公共信号波束发送出去。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：码字组划分模块，用于将所述模拟波束赋形码本中的码字划分到至少两个码字组中；每个码字组中所包括的码字的数量最少为1个；

所述模拟波束赋形向量生成模块在不同的时隙，依次选取不同的码字组，针对不同的射频链，从所选取的码字组中选取不同的码字作为模拟波束赋形向量。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：

数字公共信号获取模块，用于获取用于生成所述待发送的模拟公共信号的数字公共信号；

数字波束赋形向量生成模块，用于针对各射频链，按照指向相邻的波束所对应的射频链采用不同的循环移位的原则，利用循环移位生成数字波束赋形向量，以使得指向相邻的波束所对应的射频链的公共信号接收功率实现叠加；

数字波束赋形模块，用于在数字基带对所述各射频链上的数字公共信号利用所述数字波束赋形向量进行数字波束赋形。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：循环移位计算模块，用于根据信道冲激响应的最大多径时延扩展和离散傅里叶变换的点数，计算得到循环移位，并将所述循环移位提供给所述数字波束赋形向量生成模块。