CN106851560A - 一种高频通信链路的建立方法、系统和电子设备 - Google Patents

一种高频通信链路的建立方法、系统和电子设备 Download PDF

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CN106851560A CN201611253349.1A CN201611253349A CN106851560A CN 106851560 A CN106851560 A CN 106851560A CN 201611253349 A CN201611253349 A CN 201611253349A CN 106851560 A CN106851560 A CN 106851560A
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Abstract

本发明提供一种高频通信链路的建立方法、系统和电子设备,包括:建立与第一基站的低频通信链路,交互获取第一基站和终端的地理位置;计算与第一基站的物理距离以及高频段波束的接收初始范围;在接收初始范围内,接收第一基站从搜索初始范围内发出的高频段波束;其中,搜索初始范围是根据物理距离计算获得的;在接收初始范围内进行高频段波束搜索,并与第一基站进行信息交互,直至获取最强接收信号波束对;在最强接收信号波束对上建立与第一基站的高频通信链路。本发明利用高低频地理位置共享,估算搜索和接收初始范围,将全空间搜索降低到初始范围定向搜索,降低搜索的复杂度、缩短时延和减小开销。

Description

一种高频通信链路的建立方法、系统和电子设备
技术领域
本发明涉及一种无线通信领域,特别是涉及一种高频通信链路的建立方法、系统和电子设备。
背景技术
随着无线通信技术的高速发展以及人们对无线通信要求的不断提高,传统通信网络(如3G,4G)已经无法满足需求,因此,5G无线通信网络在传统通信网络的基础上被提出。在5G无线通信网络框架下,大幅度地提升了网络容量,优化终端用户体验,是5G网络设计的关键技术指标。
传统通信网络采用的是无线覆盖较为好的低频段(如700-800MHz等),但随着无线频谱的密集分配,低频段的传输对数据传输容量的限制难以满足未来5G网络中数据速率千倍增长的容量需求。因此,高频段(如毫米波30GHz以及以上频段)成为了未来无线传输的重要候选频段,其通过大规模多天线的窄定向性波束提升信号增益。
在高频段,例如毫米波频段上,无线电波体现出与低频段非常明显的传播特性差异,具体表现在:1)高频信号衰落快,传播距离相对较近;2)信号易受障碍物阻挡等等。并且,由于高频段采用的大规模天线的天线尺寸变小,从而毫米波系统可以配置几百甚至上千个天线,通过大规模天线阵列带来的定向性传输提升信号增益,使得毫米波可以应用于室内或室外等多种传输场景,采用大规模天线阵列的毫米波传输也成为毫米波应用的一种主要架构形式。
然后,采用数量较大的天线进行高频段传输,若采用传统低频段参考信号方式进行信道估计,不仅开销大,而且估计复杂度也高。因此,在该架构下,通常采用波束搜索的方式进行毫米波信道估计并建立通信链路。然而,毫米波采用大规模天线阵列后,传输波束较窄,波束数目大,如何快速准确的找到合适的波束对,降低波束搜索的复杂度和时延,是毫米波应用的关键问题。
高效对齐发送端和接收端的高定向性波束是毫米波传输面临的首要问题。目前,主要有以下几种毫米波波束搜索方式:
1)波束的遍历性搜索:遍历性搜索是一种穷搜的方式,通过遍历发送端全部波束的方向和接收端的全部波束的方向,寻找接收信号能量最强的波束对。假设发送端和接收端各配置N个方向的波束,那么遍历性搜索需要进行N*N次传输。通常N大致与天线数的数量级一致,大规模天线阵时,显然,遍历性搜索的时延和复杂度是难以接受的。因此,遍历性搜索的优点是能够配对最优的波束对,缺点是复杂度高,时延大。
2)基于码本结构的多等级搜索:在多多级(multi-level)搜索模式中,波束码本通常具有分层结构,不同码本的波束覆盖范围不同,经过粗搜和细搜等多级搜索方式完成波束对齐,搜索算法有二分法、树搜索、扇区-波束(sector-beam)分层搜索等。相比遍历性搜索,分级搜索可以有效降低搜索次数。在现有标准协议IEEE 802.11ad和IEEE802.15.3c的高频段传输中均采用了多级搜索的方式。
3)基于波束编码(beam coding)的搜索方式:收发端利用Zadeoff-Chu(ZC)等序列的正交特性,在一次波束训练中对多个正交的定向波束进行编码发送或接收,并在一次传输包中进行处理,从而降低训练序列开销,这提供了降低波束搜索开销的另一种研究思路。
波束搜索的各种改进算法虽然在一定程度上降低了搜索的复杂度,但是针对毫米波成百甚至上千的窄波束而言,单纯利用毫米波单带进行波束搜索,仍然存在较高的时间延时和训练信令开销。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种高频通信链路的建立方法、系统和电子设备,用于解决现有技术中的高频段无线通信链路建立过程中,波束搜索的复杂度高,时延较长,且训练信令开销大的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种高频通信链路的建立方法,应用于终端;其中,所述终端同时支持高频段通信和低频段通信;所述高频通信链路的建立方法包括:建立与第一基站的低频通信链路,其中,所述第一基站同时支持高频段通信和低频段通信,且所述终端处于所述第一基站的低频覆盖范围;交互获取所述第一基站和所述终端的地理位置;通过所述第一基站和所述终端的地理位置计算与所述第一基站的物理距离以及高频段波束的接收初始范围;在所述接收初始范围内,接收所述第一基站从搜索初始范围内发出的高频段波束;其中,所述搜索初始范围是根据所述物理距离计算获得的;在所述接收初始范围内进行高频段波束搜索,并与所述第一基站进行信息交互,直至获取最强接收信号波束对;在所述最强接收信号波束对上建立与所述第一基站的高频通信链路。
于本发明的一实施例中,所述建立与第一基站的低频通信链路的步骤包括:接收来自于所述第一基站的低频同步信号;获取所述第一基站的ID(Identity,编号)和同步信息,通过上行随机接入建立与所述第一基站的低频通信链路。
于本发明的一实施例中,所述交互获取所述第一基站和所述终端的地理位置的步骤包括:所述第一基站直接获取所述终端的地理位置;通过访问地理位置数据库,利用所述第一基站的ID查询获得所述第一基站的地理位置;或,通过数据信道获取所述第一基站和所述终端的地理位置;或者通过控制信道获取所述第一基站和所述终端的地理位置。
于本发明的一实施例中,所述接收初始范围是根据所述物理距离、所述第一基站的地理位置、高频段波束的宽度以及链路预算,计算确定;其中,所述高频段波束的宽度是从所述第一基站获取的。
于本发明的一实施例中,所述在所述接收初始范围内接收所述第一基站从搜索初始范围内发出的高频段波束的步骤还包括:判断高频段波束是否接收成功:若接收成功,则继续,并反馈接收成功的确认信息至所述第一基站;否则,则反馈接收失败的确认信息至所述第一基站,并将所述接收初始范围向相邻接收区域扩展,再次接收所述第一基站发出的波束,直至高频段波束接收成功,或丢弃与所述第一基站的通信链路。
本发明还公开了一种高频通信链路的建立方法,应用于终端;其中,所述终端同时支持高频段通信和低频段通信;所述高频通信链路的建立方法包括:建立与第一基站的低频通信链路,其中,所述第一基站同时支持高频段通信和低频段通信,且所述终端处于所述第一基站的低频覆盖范围;交互获取所述终端和由所述第一基站发出的第二基站的地理位置;其中,所述第二基站是所述第一基站基于所述终端的地理位置检测到的支持高频段通信的基站,且所述终端处于所述第二基站的高频覆盖范围;通过所述第二基站的地理位置计算与所述第二基站的物理距离以及高频段波束的接收初始范围;在所述接收初始范围内接收所述第二基站从搜索初始范围内发出的高频段波束;在所述接收初始范围内进行高频段波束搜索,直至获取最强接收信号波束对;其中,所述搜索初始范围是所述第二基站根据所述物理距离计算获得的;在所述最强接收信号波束对上建立与所述第二基站的高频通信链路。
本发明还公开了一种高频通信链路的建立系统,应用于终端;其中,所述终端同时支持高频段通信和低频段通信;所述高频通信链路的建立系统包括:链路建立单元,用于建立与第一基站或第二基站的高频通信链路,以及与所述第一基站的低频通信链路;其中,所述第一基站同时支持高频段通信和低频段通信,且所述终端处于所述第一基站的低频覆盖范围;所述第二基站是所述第一基站基于所述终端的地理位置检测到的支持高频段通信的基站,且所述终端处于所述第二基站的高频覆盖范围;获取单元,用于交互获取所述第一基站或所述第二基站的地理位置、以及所述终端的地理位置;计算单元,用于计算与所述第一基站或所述第二基站的物理距离和高频段波束的接收初始范围;搜索处理单元,用于在所述接收初始范围内进行高频段波束搜索,直至获取最强接收信号波束对。
于本发明的一实施例中,所述链路建立单元包括低频通信链路建立子单元和高频通信链路建立子单元;所述低频通信链路建立子单元用于利用所述第一基站的ID和同步信息,通过上行随机接入建立与所述第一基站的低频通信链路;所述高频通信链路建立子单元用于在所述最强接收信号波束对上建立与所述第一基站或与所述第二基站的高频通信链路。
本发明还公开了一种电子设备,所述电子设备采用如上所述的高频通信链路的建立系统。
本发明还公开了一种高频通信链路的建立方法,应用于第一基站,其中,所述第一基站同时支持高频段通信和低频段通信,所述高频通信链路的建立方法包括:与终端建立低频通信链路;其中,所述终端同时支持高频段通信和低频段通信;交互获取所述终端和所述第一基站的地理位置;根据所述终端和所述第一基站的地理位置计算与所述终端的物理距离、高频段波束的宽度和高频段波束的搜索初始范围;在所述搜索初始范围内发送所述宽度的高频段波束;在所述搜索初始范围内进行高频段波束搜索,直至获取最强接收信号波束对;在所述最强接收信号波束对上建立与所述终端的高频通信链路。
于本发明的一实施例中,所述低频通信链路是通过向所述终端发送低频同步信号,所述终端通过上行随机接入而建立的。
于本发明的一实施例中,所述交互获取所述终端和所述第一基站的地理位置的步骤包括:直接获取所述终端的地理位置;或,通过数据信道获取所述第一基站和所述终端的地理位置;或者通过控制信道获取所述第一基站和所述终端的地理位置。
于本发明的一实施例中,高频段波束的所述搜索初始范围是根据所述物理距离、所述终端的地理位置、高频段波束的所述宽度和链路预算确定的。
于本发明的一实施例中,所述在所述搜索初始范围内发送所述宽度的高频段波束的步骤还包括:接收所述终端反馈的确认信息:如确认信息为接收成功,则继续;否则,则将所述搜索初始范围向相邻搜索区域扩展,再次发送所述宽度的波束,直至接收到的确认信息为接收成功,或丢弃与所述终端的通信链路。
于本发明的一实施例中,所述交互获取所述终端和所述第一基站的地理位置还包括:根据所述地理位置检测是否存在第二基站,其中,所述第二基站支持高频段通信,且所述终端处于所述第二基站的高频覆盖范围:若不存在,则继续;若存在,则将所述第二基站的地理位置发送至所述终端,并结束高频通信链路的建立。
本发明公开了一种高频通信链路的建立系统,应用于第一基站,其中,所述第一基站同时支持高频段通信和低频段通信,所述高频通信链路的建立系统包括:链路建立单元,用于建立与终端的低频通信链路和高频通信链路;其中,所述终端支持高频段通信和低频段通信;获取单元,用于交互获取所述终端和所述第一基站的地理位置;计算单元,用于根据所述终端的地理位置计算与所述终端的物理距离、高频段波束的宽度和高频段波束的搜索初始范围;搜索处理单元,用于在所述搜索初始范围内进行高频段波束搜索,直至获取最强接收信号波束对。
于本发明的一实施例中,所述获取单元包括获取子单元、检测子单元和中断子单元;所述获取子单元用于交互获取所述终端和所述第一基站的地理位置;所述检测子单元用于依据所述终端的地理位置检测是否存在第二基站,其中,所述第二基站支持高频段通信,且所述终端处于所述第二基站的高频覆盖范围;所述中断子单元,用于在检测到所述第二基站时,中断高频通信链路的建立。
如上所述,本发明的一种高频通信链路的建立方法、系统和电子设备,适用于同时配置低频段和高频段射频信号处理链路的基站和终端装置。通过充分利用现有低频段通信协议和功能,以及毫米波主要通过直射径和反射径传输信号的特点,利用高低频地理位置信息共享,估算得到基站和终端的波束搜索和波束接收的初始角度范围,从而将原始的全空间搜索降低到较小范围内的定向性角度搜索,最终降低搜索的复杂度、缩短时延和减小开销等。
附图说明
图1显示为本发明所适用的无线通信网络的原理结构示意图。
图2显示为本发明所适用的另一种无线通信网络的原理结构示意图。
图3显示为本发明实施例公开的一种高频通信链路的建立方法的流程示意图。
图4显示为本发明另一实施例公开的一种高频通信链路的建立方法的流程示意图。
图5显示为本发明另一实施例公开的一种高频通信链路的建立方法的流程示意图。
图6显示为本发明实施例公开的一种高频通信链路的建立系统的原理结构示意图。
图7显示为本发明另一实施例公开的一种高频通信链路的建立系统的原理结构示意图。
元件标号说明
S31~S36,S41~S46,S51~S56 步骤
610 链路建立单元
611 低频通信链路建立子单元
612 高频通信链路建立子单元
620 获取单元
630 计算单元
640 搜索处理单元
S1~Sn 步骤
710 链路建立单元
720 获取单元
721 获取子单元
722 检测子单元
723 中断子单元
730 计算单元
740 搜索处理单元
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅附图。需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的一种高频通信链路的建立方法、系统和电子设备,应用在以基站和终端作为通信节点的无线通信传输网络中,并且,一部分的基站和终端是同时支持高频段通信和低频段通信的。本发明通过在同时支持高频段通信和低频段通信的基站和终端之间先建立低频段通信链路,以共享地理位置信息,再利用位置及波束覆盖范围等信息估算高频段波束的搜索初始范围和接收初始范围,从而将原始的全空间搜索降低到较小范围内的定向性角度搜索,大大节约了搜索时间。
为了后续实施例的说明清楚,本发明的高频通信链路的建立方法、系统和电子设备应用在如图1所示的无线通信网络中。其中,第一基站BS1同时支持高频段通信和低频段通信;第二基站BS2仅支持高频段端通信;用户终端UE1也同时支持高频段通信和低频段通信;第一基站BS1和第二基站BS2之间通过专用信令接口可实现信息交互。并且,实线表示第一基站BS1的低频覆盖范围,虚线表示第二基站BS2的高频覆盖范围。
需要说明的是,本发明所适用的无线网络并不受第一基站、第二基站和用户终端的数量的限制。只要无线通信网络中包括有同时支持高频段通信和低频段通信的基站和用户终端即可。
实施例1,
本实施例公开了一种高频通信链路的建立方法,适用于包括第一基站BS1和用户终端UE1的情况,如图2所示。
如图3所示,本实施例的适用于终端的高频通信链路的建立方法包括:
步骤S31,建立与第一基站的低频通信链路,其中,所述第一基站同时支持高频段通信和低频段通信,且所述终端位于所述第一基站的低频覆盖范围;
其中,所谓同时支持高频段通信和低频段通信包括:同时支持低频段的LTE(LongTerm Evolution,长期演进技术)链路信号的发送和接收,以及同时支持毫米波(高频段波束)频段链路信号的发送和接收。
建立第一基站BS1与用户终端UE1之间的低频通信链路:首先,要接收来自于第一基站BS1的低频同步信号,对接收的低频同步信号进行解调,获取第一基站BS1的ID和同步信息;然后再通过上行随机接入与第一基站BS1建立低频通信链路。
需要注意的是,与第一基站BS1的低频通信链路的建立是按照低频段通信的现有协议来实现的。
步骤S32,交互获取所述第一基站和所述终端的地理位置;
低频通信链路建立后,用户终端UE1和第一基站BS1之间可以通过低频通信链路实现信息的交互。在本实施例中,需要交互获取第一基站BS1和用户终端UE1的地理位置。
优选地,第一基站BS1可以通过基站定位或GPS等途径获取用户终端UE1的地理位置;用户终端UE1可以通过访问地理位置数据库,利用第一基站BS1的ID查询第一基站BS1的地理位置;或者,还可以通过数据信道,例如:PDSCH(Physical Downlink Shared Channel,物理下行共享通道)和PUSCH(Physical Uplink Shared Channel,物理上行共享通道)的SIB(System Information Block,系统信息块)信息交互获取第一基站BS1和用户终端UE1地理位置信息;或者,还可以通过控制信道交互获取第一基站BS1和用户终端UE1地理位置信息。
步骤S33,通过所述第一基站和用户终端的地理位置计算与所述第一基站的物理距离以及高频段波束的接收初始范围:
获取了第一基站BS1和用户终端UE1的地理位置,可以简单直接地计算出第一基站BS1和用户终端UE1之间的物理距离。
依据物理距离、第一基站BS1的地理位置、高频段波束的宽度以及链路预算等信息,可以确定高频段波束的接收初始范围。不同的高频段波束的宽度,对应的高频段波束的接收初始范围也是有所差异的。
优选地,接收初始范围为接收高频段波束的角度范围,也可称之为接收扇区范围。
步骤S34,在所述接收初始范围内,接收所述第一基站从搜索初始范围内发出的高频段波束。
搜索初始范围是依据第一基站BS1和用户终端UE1之间的物理距离而确定的。优选地,搜索初始范围为搜索高频段波束的角度范围,也可称之为搜索扇区范围。
进一步地,判断高频段波束是否接收成功:
若接收成功,则反馈接收成功的确认信息至第一基站BS1,并跳转至步骤S15;
若接收不成功,则反馈接收失败的确认信息至第一基站BS1,并调整接收初始范围,再次接收所述第一基站发出的波束,直至高频段波束接收成功或丢弃与第一基站BS1的通信链路。优选地,扩大接收初始范围,即将接收初始范围向相邻接收区域扩展。
步骤S35,在所述接收初始范围内进行高频段波束搜索,并与所述第一基站进行信息交互,直至获取最强接收信号波束对:
通过对高频段波束的搜索和对齐,以获取最强接收信息波束对的方法是本领域技术人员所熟知的技术,在此就不再赘述。需要注意的的,高频段波束的搜索和对齐是通过第一基站BS1和用户终端UE1之间的交互实现的。
步骤S36,在所述最强接收信号波束对上建立与所述第一基站的高频通信链路。
如图4所示,本实施例的适用于第一基站的高频通信链路的建立方法包括:
步骤S41,与终端建立低频通信链路:
建立第一基站BS1与用户终端UE1之间的低频通信链路:首先,发出低频同步信号;然后再通过用户终端UE1的上行随机接入与第一基站BS1建立低频通信链路。
需要注意的是,与第一基站BS1的低频通信链路的建立是按照低频段通信的现有协议来实现的。
步骤S42,交互获取所述终端和第一基站的地理位置:
低频通信链路建立后,用户终端UE1和第一基站BS1之间可以通过低频通信链路实现信息的交互。在本实施例中,用户终端UE1需要交互获取第一基站BS1的地理位置。
优选地,第一基站BS1可以通过基站定位或GPS等途径获取用户终端UE1的地理位置;用户终端UE1可以通过访问地理位置数据库,利用第一基站BS1的ID查询第一基站BS1的地理位置;或者,还可以通过数据信道,例如:PDSCH(Physical Downlink Shared Channel,物理下行共享通道)和PUSCH(Physical Uplink Shared Channel,物理上行共享通道)的SIB(System Information Block,系统信息块)信息交互获取第一基站BS1和用户终端UE1地理位置信息;或者,还可以通过控制信道交互获取第一基站BS1和用户终端UE1地理位置信息。
步骤S43,根据所述终端和第一基站的地理位置计算与所述终端的物理距离、高频段波束的宽度和高频段波束的搜索初始范围;
获取了第一基站BS1和用户终端UE1的地理位置,可以简单直接地计算出第一基站BS1和用户终端UE1之间的物理距离。
高频段波束的搜索初始范围是依据第一基站BS1与用户终端UE1之间的物理距离、用户终端UE1的地理位置、高频段波束的宽度以及链路计算等信息而确定的。
不同的高频段波束的宽度,对应的高频段波束的搜索初始范围也是有所差异的。优选地,本实施例在确定高频段波束的宽度时,可以根据路损模型计算得到路损、天线发射功率、不同高频段波束的宽度下的天线增益、接收信号强度最低门限以及预留边界(margin)等参数,计算不同高频段波束的宽度的天线增肌接收信号质量满足一定要求时的搜索初始范围。
优选地,搜索初始范围为搜索高频段波束的角度范围,也可称之为搜索扇区范围。
步骤S44,在所述搜索初始范围内发送所述宽度的高频段波束;
在发送了高频段波束后,接收用户终端UE1反馈的确认信息:
若确认信息为接收成功,则跳转至步骤S45;
若确认信息为接收失败,则调整搜索初始范围,并再次发送所述宽度的高频段波束,直至接收到的确认信息为接收成功,或丢弃与用户终端UE1的通信链路。优选地,扩大搜索初始范围,即将搜索初始范围向相邻搜索区域扩展。
步骤S45,在所述搜索初始范围内进行高频段波束搜索,直至获取最强接收信号波束对:
通过对高频段波束的搜索和对齐,以获取最强接收信息波束对的方法是本领域技术人员所熟知的技术,在此就不再赘述。需要注意的是,高频段波束的搜索和对齐是通过第一基站BS1和用户终端UE1之间的交互实现的。
步骤S46,在所述最强接收信号波束对上建立与所述终端的高频通信链路。
为了对第一基站BS1和用户终端UE1之间的高频通信链路的建立进行进一步说明,以图2为例,第一基站BS1和用户终端UE1同时支持低频段LTE系统的信号传输和毫米波高频段的波束传输。同时,高频段波束搜索时,将角度范围分成6个扇区,首先在每个扇区内进行粗搜索,然后再信号较强的扇区对内进行细波束搜索。具体来讲,高频段的波束搜索过程如下。
1)用户终端UE1通过接收并解调第一基站BS1的下行同步信号PSS(PrimarySynchronization Signal,主同步信号)和SSS,获取第一基站的ID信息。
2)用户终端UE1完成下行同步后,在上行子帧RACH(Random Access Channel,随机接入信道)信道发送随机接入信号,直至接入成功并建立上下行的低频通信链路;
3)用户终端UE1终端通过上行PUSCH信道发送自己的地理位置给第一基站BS1,记为ζUE;第一基站BS1通过PDSCH信道发送自己的地理位置给用户终端UE1,记为ζBS
4)第一基站BS1计算物理距离d=|ζBSUE|,根据物理距离d确定可以达到用户终端UE1区域链路预算的高频段波束的宽度ψwidth,并根据用户终端UE1地理位置角度判断所在搜索扇区的角度,如图2所示,设搜索扇范围为角度θ3所在区域。
5)用户终端UE1根据用户终端UE1和第一基站BS1的地理位置{ζBSUE},确定波束接收的初始扇区范围,如图2所示,设接收扇区范围为角度所在区域。
6)第一基站BS1在搜索扇区范围θ3内进行宽度为ψwidth的高频段波束的发送,用户终端UE1在接收扇区范围的角度区域内进行高频段波束的接收。
7)若接收成功,则第一基站BS1在搜索扇区范围内进行波束的细搜索,用户终端UE1在接收扇区范围内进行波束的细搜索,直至获取最强接收信号波束对;若接收失败,则第一基站BS1将搜索扇区范围扩展至相邻扇区,即将搜索扇区范围扩展为θ32;用户终端UE1将接收扇区范围扩展至相邻扇区,即将接收扇区范围扩展为直至接收成功或丢弃该通信链路。
上面各种方法的步骤划分,只是为了描述清楚,实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分,分解为多个步骤,只要包含相同的逻辑关系,都在本专利的保护范围内;对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计,但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
实施例2
本实施例公开了一种高频通信链路的建立方法,适用于包括第一基站BS1、第二基站BS2和用户终端UE1的情况,如图1所示。
如图5所示,本实施例的适用于终端的高频通信链路的建立方法与实施例1中适用于终端的高频通信链路的建立方法相似,包括:
步骤S51,建立与第一基站的低频通信链路,其中,所述第一基站同时支持高频段通信和低频段通信,且所述终端位于所述第一基站的低频覆盖范围;
建立第一基站BS1与用户终端UE1之间的低频通信链路的建立与实施例1相同,在此不再赘述;
步骤S52,交互获取所述终端和由所述第一基站发出的第二基站的地理位置;
低频通信链路建立后,用户终端UE1和第一基站BS1之间可以通过低频通信链路实现信息的交互。那么第一基站BS1可以获取用户终端UE1的地理位置,当第一基站BS1检测到用户终端UE1位于第二基站BS2的高频覆盖范围内,也就是说用户终端UE1更适合由第二基站BS2进行高频段通信,那么,第一基站BS1会将第二基站BS2的地理位置反馈给用户终端UE1。
其中,第一基站BS1和用户终端UE1之间的地理位置的交互获取与实施例1相同。
本实施例中,当获取的是第二基站BS2的地理位置后,后续的步骤是基于与第二基站BS2进行的,具体的实现过程与实施例1相同,只是将第一基站BS1替换为第二基站BS2而已,其他完全相同:
步骤S53,通过所述第二基站和用户终端的地理位置计算与所述第二基站的物理距离以及高频段波束的接收初始范围:
步骤S54,在所述接收初始范围内,接收所述第二基站从搜索初始范围内发出的高频段波束。
步骤S55,在所述接收初始范围内进行高频段波束搜索,并与所述第一基站进行信息交互,直至获取最强接收信号波束对:
步骤S56,在所述最强接收信号波束对上建立与所述第一基站的高频通信链路。
本实施例的适用于第一基站的高频通信链路的建立方法与实施例1中适用于第一基站的高频通信链路的建立方法相似,包括:
如图4所示,步骤S41,与终端建立低频通信链路:
建立第一基站BS1与用户终端UE1之间的低频通信链路:首先,发出低频同步信号;然后再通过用户终端UE1的上行随机接入与第一基站BS1建立低频通信链路。
需要注意的是,与第一基站BS1的低频通信链路的建立是按照低频段通信的现有协议来实现的。
步骤S42,交互获取所述终端和第一基站的地理位置:
在本步骤中,除了要交互获取用户终端UE1和第一基站BS1的地理位置后,还需要进行检测是否存在第二基站BS2,其中,第二基站BS2支持高频段通信,且用户终端UE1处于第二基站BS2的高频覆盖范围:若存在,则将第二基站BS2的地理位置发送至用户终端UE1,且停止建立与用户终端UE1的高频通信链路,由第二基站BS2接替第一基站BS1继续与用户终端UE1建立高频通信链路;若不存在,则继续按照实施例1的步骤S43-S46建立与终端高频通信链路。
上面各种方法的步骤划分,只是为了描述清楚,实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分,分解为多个步骤,只要包含相同的逻辑关系,都在本专利的保护范围内;对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计,但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
实施例3
本实施例公开了一种适用于终端的高频通信链路的建立系统,如图6所示,包括:
链路建立单元610,用于建立与第一基站或第二基站的高频通信链路,以及与第一基站的低频通信链路;其中,第一基站同时支持高频段通信和低频段通信,且终端处于第一基站的低频覆盖范围;第二基站是第一基站基于终端的地理位置检测到的支持高频段通信的基站,且终端处于第二基站的高频覆盖范围。
链路建立单元610包括低频通信链路建立子单元611和高频通信链路建立子单元612。低频通信链路建立子单元611用于利用第一基站的ID和同步信息,通过上行随机接入建立与第一基站的低频通信链路;高频通信链路建立子单元612用于在最强接收信号波束对上建立与第一基站或与第二基站的高频通信链路。
获取单元620,用于交互获取第一基站或第二基站的地理位置、以及终端的地理位置
计算单元630,用于计算与第一基站或第二基站的物理距离和高频段波束的接收初始范围;
搜索处理单元640,用于在接收初始范围内进行高频段波束搜索,直至获取最强接收信号波束对。
不难发现,本实施例为与第一实施例或者第二实施例中的适用于终端的高频通信链路的建立方法相对应的系统实施例,本实施例可与第一实施例或者第二实施例的适用于终端的高频通信链路的建立方法互相配合实施。第一实施例或者第二实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效,为了减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例或者第二实施例中。
实施例4,
本实施例公开了一种适用于第一基站的高频通信链路的建立系统,如图7所示,包括:
链路建立单元710,用于建立与终端的低频通信链路和高频通信链路;其中,所述终端支持高频段通信和低频段通信;其中,低频通信链路是终端利用第一基站的ID,通过上行随机接入而建立的;
获取单元720,用于交互获取所述终端和第一基站的地理位置。
获取单元720包括获取子单元721、检测子单元722和中断子单元723;其中,获取子单元721用于交互获取终端和第一基站的地理位置;检测子单元722用于依据终端的地理位置检测是否存在第二基站,其中,所述第二基站支持高频段通信,且所述终端处于所述第二基站的高频覆盖范围;中断子单元723,用于在检测到所述第二基站时,中断高频通信链路的建立;
计算单元730,用于根据所述终端的地理位置计算与所述终端的物理距离、高频段波束的宽度和高频段波束的搜索初始范围;
搜索处理单元740,用于在所述搜索初始范围内进行高频段波束搜索,直至获取最强接收信号波束对。
不难发现,本实施例为与第一实施例或者第二实施例中的适用于第一基站的高频通信链路的建立方法相对应的系统实施例,本实施例可与第一实施例或者第二实施例的适用于第一基站的高频通信链路的建立方法互相配合实施。第一实施例或者第二实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效,为了减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例或者第二实施例中。
综上所述,本发明的一种高频通信链路的建立方法、系统和电子设备,适用于同时配置低频段和高频段射频信号处理链路的基站和终端装置。通过充分利用现有低频段通信协议和功能,以及毫米波主要通过直射径和反射径传输信号的特点,利用高低频地理位置信息共享,估算得到基站和终端的波束搜索和波束接收的初始角度范围,从而将原始的全空间搜索降低到较小范围内的定向性角度搜索,最终降低搜索的复杂度、缩短时延和减小开销等。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (17)

1.一种高频通信链路的建立方法,其特征在于,应用于终端;其中,所述终端同时支持高频段通信和低频段通信;所述高频通信链路的建立方法包括:
建立与第一基站的低频通信链路,其中,所述第一基站同时支持高频段通信和低频段通信,且所述终端处于所述第一基站的低频覆盖范围;
交互获取所述第一基站和所述终端的地理位置;
通过所述第一基站和所述终端的地理位置计算与所述第一基站的物理距离以及高频段波束的接收初始范围;
在所述接收初始范围内,接收所述第一基站从搜索初始范围内发出的高频段波束;其中,所述搜索初始范围是根据所述物理距离计算获得的;
在所述接收初始范围内进行高频段波束搜索,并与所述第一基站进行信息交互,直至获取最强接收信号波束对;
在所述最强接收信号波束对上建立与所述第一基站的高频通信链路。
2.根据权利要求1所述的高频通信链路的建立方法,其特征在于:所述建立与第一基站的低频通信链路的步骤包括:
接收来自于所述第一基站的低频同步信号;
获取所述第一基站的ID和同步信息,通过上行随机接入建立与所述第一基站的低频通信链路。
3.根据权利要求1所述的高频通信链路的建立方法,其特征在于:所述交互获取所述第一基站和所述终端的地理位置的步骤包括:
所述第一基站直接获取所述终端的地理位置;
通过访问地理位置数据库,利用所述第一基站的ID查询获得所述第一基站的地理位置;或,
通过数据信道获取所述第一基站和所述终端的地理位置;或
通过控制信道获取所述第一基站和所述终端的地理位置。
4.根据权利要求1所述的高频通信链路的建立方法,其特征在于:所述接收初始范围是根据所述物理距离、所述第一基站的地理位置、高频段波束的宽度以及链路预算,计算确定;其中,所述高频段波束的宽度是从所述第一基站获取的。
5.根据权利要求1所述的高频通信链路的建立方法,其特征在于:所述在所述接收初始范围内接收所述第一基站从搜索初始范围内发出的高频段波束的步骤还包括:
判断高频段波束是否接收成功:若接收成功,则继续,并反馈接收成功的确认信息至所述第一基站;否则,则反馈接收失败的确认信息至所述第一基站,并将所述接收初始范围向相邻接收区域扩展,再次接收所述第一基站发出的波束,直至高频段波束接收成功,或丢弃与所述第一基站的通信链路。
6.一种高频通信链路的建立方法,其特征在于:应用于终端;其中,所述终端同时支持高频段通信和低频段通信;所述高频通信链路的建立方法包括:
建立与第一基站的低频通信链路,其中,所述第一基站同时支持高频段通信和低频段通信,且所述终端处于所述第一基站的低频覆盖范围;
交互获取所述终端和由所述第一基站发出的第二基站的地理位置;其中,所述第二基站是所述第一基站基于所述终端的地理位置检测到的支持高频段通信的基站,且所述终端处于所述第二基站的高频覆盖范围;
通过所述第二基站的地理位置计算与所述第二基站的物理距离以及高频段波束的接收初始范围;
在所述接收初始范围内接收所述第二基站从搜索初始范围内发出的高频段波束;
在所述接收初始范围内进行高频段波束搜索,直至获取最强接收信号波束对;其中,所述搜索初始范围是所述第二基站根据所述物理距离计算获得的;
在所述最强接收信号波束对上建立与所述第二基站的高频通信链路。
7.一种高频通信链路的建立系统,其特征在于:应用于终端;其中,所述终端同时支持高频段通信和低频段通信;所述高频通信链路的建立系统包括:
链路建立单元,用于建立与第一基站或第二基站的高频通信链路,以及与所述第一基站的低频通信链路;其中,所述第一基站同时支持高频段通信和低频段通信,且所述终端处于所述第一基站的低频覆盖范围;所述第二基站是所述第一基站基于所述终端的地理位置检测到的支持高频段通信的基站,且所述终端处于所述第二基站的高频覆盖范围;
获取单元,用于交互获取所述第一基站或所述第二基站的地理位置、以及所述终端的地理位置;
计算单元,用于计算与所述第一基站或所述第二基站的物理距离和高频段波束的接收初始范围;
搜索处理单元,用于在所述接收初始范围内进行高频段波束搜索,直至获取最强接收信号波束对。
8.根据权利要求7所述的高频通信链路的建立系统,其特征在于:所述链路建立单元包括低频通信链路建立子单元和高频通信链路建立子单元;
所述低频通信链路建立子单元用于利用所述第一基站的ID和同步信息,通过上行随机接入建立与所述第一基站的低频通信链路;
所述高频通信链路建立子单元用于在所述最强接收信号波束对上建立与所述第一基站或与所述第二基站的高频通信链路。
9.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备采用如权利要求7或8中所述的高频通信链路的建立系统。
10.一种高频通信链路的建立方法,其特征在于:应用于第一基站,其中,所述第一基站同时支持高频段通信和低频段通信,所述高频通信链路的建立方法包括:
与终端建立低频通信链路;其中,所述终端同时支持高频段通信和低频段通信;
交互获取所述终端和所述第一基站的地理位置;
根据所述终端和所述第一基站的地理位置计算与所述终端的物理距离、高频段波束的宽度和高频段波束的搜索初始范围;
在所述搜索初始范围内发送所述宽度的高频段波束;
在所述搜索初始范围内进行高频段波束搜索,直至获取最强接收信号波束对;
在所述最强接收信号波束对上建立与所述终端的高频通信链路。
11.根据权利要求10所述的高频通信链路的建立方法,其特征在于,所述低频通信链路是通过向所述终端发送低频同步信号,所述终端通过上行随机接入而建立的。
12.根据权利要求10所述的高频通信链路的建立方法,其特征在于,所述交互获取所述终端和所述第一基站的地理位置的步骤包括:
直接获取所述终端的地理位置;
或,通过数据信道获取所述第一基站和所述终端的地理位置;
或,通过控制信道获取所述第一基站和所述终端的地理位置。
13.根据权利要求10所述的高频通信链路的建立方法,其特征在于,高频段波束的所述搜索初始范围是根据所述物理距离、所述终端的地理位置、高频段波束的所述宽度和链路预算确定的。
14.根据权利要求10所述的高频通信链路的建立方法,其特征在于,所述在所述搜索初始范围内发送所述宽度的高频段波束的步骤还包括:
接收所述终端反馈的确认信息:如确认信息为接收成功,则继续;否则,则将所述搜索初始范围向相邻搜索区域扩展,再次发送所述宽度的波束,直至接收到的确认信息为接收成功,或丢弃与所述终端的通信链路。
15.根据权利要求10所述的高频通信链路的建立方法,其特征在于:所述交互获取所述终端和所述第一基站的地理位置还包括:
根据所述地理位置检测是否存在第二基站,其中,所述第二基站支持高频段通信,且所述终端处于所述第二基站的高频覆盖范围:
若不存在,则继续;
若存在,则将所述第二基站的地理位置发送至所述终端,并结束高频通信链路的建立。
16.一种高频通信链路的建立系统,其特征在于:应用于第一基站,其中,所述第一基站同时支持高频段通信和低频段通信,所述高频通信链路的建立系统包括:
链路建立单元,用于建立与终端的低频通信链路和高频通信链路;其中,所述终端支持高频段通信和低频段通信;
获取单元,用于交互获取所述终端和所述第一基站的地理位置;
计算单元,用于根据所述终端的地理位置计算与所述终端的物理距离、高频段波束的宽度和高频段波束的搜索初始范围;
搜索处理单元,用于在所述搜索初始范围内进行高频段波束搜索,直至获取最强接收信号波束对。
17.根据权利要求16所述的高频通信链路的建立系统,其特征在于:所述获取单元包括获取子单元、检测子单元和中断子单元;
所述获取子单元用于交互获取所述终端和所述第一基站的地理位置;
所述检测子单元用于依据所述终端的地理位置检测是否存在第二基站,其中,所述第二基站支持高频段通信,且所述终端处于所述第二基站的高频覆盖范围;
所述中断子单元,用于在检测到所述第二基站时,中断高频通信链路的建立。
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