CN107294586A - 一种波束训练阶段自动增益控制的方法及装置 - Google Patents

一种波束训练阶段自动增益控制的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种波束训练阶段自动增益控制的方法，包括：发送设备依次使用发送波束向接收设备发送AGC训练序列，接收设备依次使用接收波束接收对应的AGC训练序列；接收设备每次接收到AGC训练序列后，执行AGC算法，获取本次收发波束组合对应的AGC增益控制量αi，1≤i≤n；在支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时，接收设备在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量依次接收送设备发送的波束训练导频，使用统一的最佳AGC增益控制量对每次接收的波束训练导频进行自动增益控制。本发明能在波束训练阶段自动调整接收信号功率幅度，缩小接收信号功率的幅度变化范围。

Description

一种波束训练阶段自动增益控制的方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及的是一种波束训练阶段自动增益控制的方法及装置。
背景技术
第五代(5G)移动通信中，为了获得丰富的频谱资源，更高载波频率的使用已经在工业界和学术界达成了普遍共识。目前潜在的载波频谱包括28GHz、45GHz、60GHz和70GHz等。高频段带来了更为丰富的频谱资源的同时，高频信道具有自由空间传播路径损失较大、空气吸收(特别是氧气)吸收显著、雨衰影响较重等缺点，这无疑都限制了高频段通信系统的覆盖范围和使用场景。针对上述问题，高频段系统利用波长较短和易于天线集成的特点，高频段通信系统可以使用多天线阵列和波束赋形方案来获取高天线增益和对抗信号传输损耗以确保链路余量。
基于波束赋形技术，发送端将发送能量集中在某一特定方向上，而接收端同时从特定的方向接收信号，等价于空域滤波器。此时，其他方向发送/接收信号量被大幅度削弱，继而实现了无线通信方向性的传输。作为前提条件，基站和用户端需要获得优异的波束赋形天线权重矢量以最大化天线增益。对于基站和终端而言，信道状态信息、天线权值或序号是需要进行训练、测量和反馈的，从而确保基站和终端可以使用最优波束组合来实现下行业务和上行业务的传输。
波束训练可以分成两大类，一类是基于接收信噪比测量(考虑热噪声能量恒定，该方案也称为基于接收信号能量测量)的波束训练策略，另外一类是基于信道估计的波束训练策略。基于接收信噪比测量的波束训练策略是指，收发端使用定向波束，探测所有潜在最优波束组合的接收信号的信噪比，直接基于接收信号的信噪比大小来决定最优波束组合的序号。在训练探测波束集合与数据传输波束集合一致时，即数据传输波束会在波束训练阶段进行空口测试时，可以采用基于接收信噪比测量的波束训练策略。基于信道估计的波束训练策略是指，收发端使用定向或者非定向波束，精确估计在不同波束组合下的信道响应(不同相对时延下的信道响应径的幅度和能量大小)，进而估计最优的收发方向角度或者检测数据传输可选码本的定向收发波束序号。在训练探测波束集合与数据传输波束集合不一致时，或是数据传输波束不会在波束训练阶段进行空口测试时，可以采用基于信道估计的波束训练。
基于接收信噪比测量的波束训练策略，实现相对简单，并且不需要已知发送端的定向天线的发送矢量或者接收端测量的信道状态信息(CSI)，但是该方案无法有效利用信道的稀疏特性和多径时域可分辨特性，比较适合于功能相对较弱的终端设备，例如机器类通信、低端智能手机；基于信道估计的波束训练策略，可以有效利用信道稀疏特性和多径时域可分辨等特性，相较于基于接收信号能量测量的策略可以有效节省训练花销，提高训练效率，比较适合与于处理功能比较强大的终端设备，例如笔记本、平板电脑、高端智能手机等。
波束训练的过程中天线的对准与否将会带来接收端功率幅度的显著变化。在实际部署中，为了节省成本和降低运行功耗，高频段接收端不得不使用有效比特数较少的ADC(Analog-to-digital converter，模拟数字转换器)(例如6-bit)，远低于低频段所使用的ADC的有效比特数(例如12-bit)。这意味着，在波束训练时接收信号功率大幅度变化下，可能出现因接收信号幅度过高而截止失真，或者出现因接收信号幅度过低而量化失真加剧的情况。
因此，如何在波束训练阶段保障接收信号的幅度在ADC的有效量程之内，是需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种波束训练阶段自动增益控制的方法及装置，能够在波束训练阶段自动调整接收信号功率的幅度，缩小接收信号功率的幅度变化范围。
本发明提供了一种波束训练阶段自动增益控制的方法，该方法包括：
发送设备依次使用发送波束向接收设备发送自动增益控制AGC训练序列，所述接收设备依次使用接收波束接收对应的AGC训练序列；
所述接收设备每一次接收到AGC训练序列后，执行AGC算法，获取本次收发波束组合对应的AGC增益控制量αi，1≤i≤n；
在所述接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时，所述接收设备在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量然后依次接收所述发送设备发送的波束训练导频，使用所述统一的最佳AGC增益控制量对每次接收的波束训练导频进行自动增益控制。
可选地，所述方法还包括：
在所述接收设备支持的波束训练策略为基于接收信噪比测量的波束训练时，所述接收设备在每一次获取到一对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，将所述αi作为该对收发波束组合对应的最佳AGC增益控制量然后接收所述发送设备使用与之前发送AGC训练序列时的发送波束相同的发送波束发送的波束训练导频，使用所述接收波束和发送波束组合对应的最佳AGC增益控制量进行自动增益控制。
可选地，所述接收设备在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量包括：
所述接收设备从n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi中，选取数值最小的αi作为统一的最佳AGC增益控制量或者
所述接收设备计算n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi的平均值将n个AGC增益控制量αi的平均值作为统一的最佳AGC增益控制量
可选地，所述AGC增益控制量，是接收设备数字基带反馈给接收设备射频模拟端进行自动增益控制的控制信号；
所述AGC训练序列是用于接收设备的射频模拟端进行自动增益控制的所述接收设备已知的辅助训练序列。
可选地，所述发送设备和接收设备使用多输入多输出MIMO和天线阵列混合架构时，使用一部分链路用于发送和接收AGC训练序列，使用另一部分链路用于信道测量、波束训练或者数据传输。
可选地，所述方法还包括：
所述接收设备向所述发送设备发送本接收设备支持的波束训练策略的信息。
本发明提供了一种波束训练阶段自动增益控制的方法，应用于发送设备，该方法包括：
获取接收设备支持的波束训练策略的信息；
在所述接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时，依次使用发送波束向接收设备发送自动增益控制AGC训练序列，在所有AGC训练序列发送完成后，依次使用发送波束向接收设备发送波束训练导频。
可选地，所述方法还包括：
在所述接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时，依次使用发送波束向接收设备发送自动增益控制AGC训练序列和波束训练导频；其中，在每一次使用发送波束向接收设备发送AGC训练序列后，使用相同的发送波束向接收设备发送波束训练导频。
本发明提供了一种波束训练阶段自动增益控制的方法，应用于接收设备，该方法包括：
向发送设备发送本接收设备支持的波束训练策略的信息；
依次使用接收波束接收所述发送设备发送的自动增益控制AGC训练序列，每一次接收到AGC训练序列后，执行AGC算法，获取本次收发波束组合对应的AGC增益控制量αi，1≤i≤n；
在本接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时,在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量然后依次接收所述发送设备发送的波束训练导频，使用所述统一的最佳AGC增益控制量对每次接收的波束训练导频进行自动增益控制。
可选地，所述方法还包括：
在本接收设备支持的波束训练策略为基于接收信噪比测量的波束训练时，所述接收设备在每一次获取到一对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，将所述αi作为该对收发波束组合对应的最佳AGC增益控制量然后接收所述发送设备使用与之前发送AGC训练序列时的发送波束相同的发送波束发送的波束训练导频，使用所述接收波束和发送波束组合对应的最佳AGC增益控制量进行自动增益控制。
可选地，所述在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量包括：
从n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi中，选取数值最小的αi作为统一的最佳AGC增益控制量或者
计算n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi的平均值将n个AGC增益控制量αi的平均值作为统一的最佳AGC增益控制量
本发明提供了一种波束训练阶段自动增益控制的装置，应用于发送设备，包括：
信息获取模块，用于获取接收设备支持的波束训练策略的信息；
第一发送模块，用于在所述接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时，依次使用发送波束向接收设备发送自动增益控制AGC训练序列，在所有AGC训练序列发送完成后，依次使用发送波束向接收设备发送波束训练导频。
可选地，所述装置还包括：
第二发送模块，用于在所述接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时，依次使用发送波束向接收设备发送自动增益控制AGC训练序列和波束训练导频；其中，在每一次使用发送波束向接收设备发送AGC训练序列后，使用相同的发送波束向接收设备发送波束训练导频。
本发明提供了一种波束训练阶段自动增益控制的装置，应用于接收设备，包括：
信息发送模块，用于向发送设备发送本接收设备支持的波束训练策略的信息；
AGC训练序列接收及处理模块，用于依次使用接收波束接收所述发送设备发送的自动增益控制AGC训练序列，每一次接收到AGC训练序列后，执行AGC算法，获取本次收发波束组合对应的AGC增益控制量αi，1≤i≤n；
第一波束训练导频接收模块，用于在本接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时,在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量然后依次接收所述发送设备发送的波束训练导频，使用所述统一的最佳AGC增益控制量对每次接收的波束训练导频进行自动增益控制。
可选地，所述装置还包括：
第二波束训练导频接收模块，用于在本接收设备支持的波束训练策略为基于接收信噪比测量的波束训练时，所述接收设备在每一次获取到一对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，将所述αi作为该对收发波束组合对应的最佳AGC增益控制量然后接收所述发送设备使用与之前发送AGC训练序列时的发送波束相同的发送波束发送的波束训练导频，使用所述接收波束和发送波束组合对应的最佳AGC增益控制量进行自动增益控制。
可选地，AGC训练序列接收及处理模块，用于在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量包括：
从n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi中，选取数值最小的αi作为统一的最佳AGC增益控制量或者
计算n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi的平均值将n个AGC增益控制量αi的平均值作为统一的最佳AGC增益控制量
与现有技术相比，本发明提供的一种波束训练阶段自动增益控制的方法及装置，发送设备和接收设备能够根据接收设备支持的波束训练策略确定AGC控制模式，发送设备依次向接收设备发送AGC训练序列，接收设备依次接收对应的AGC训练序列，所述接收设备每一次接收到AGC训练序列后，执行AGC算法，获取本次收发波束组合对应的AGC增益控制量αi；在接收设备支持基于信道估计的波束训练策略时，接收不同收发波束对下的波束训练导频时使用统一的AGC增益控制量进行自动增益控制，在接收设备支持基于信噪比测量的波束训练策略时，接收每一对收发波束对下的波束训练导频时，使用该收发波束对对应的AGC增益控制量进行自动增益控制。本发明能够在波束训练阶段自动调整接收信号功率的幅度，缩小接收信号功率的幅度变化范围。
附图说明
图1为本发明实施例的一种波束训练阶段自动增益控制的方法流程图。
图2为本发明实施例的一种波束训练阶段自动增益控制的方法(发送设备)流程图。
图3为本发明实施例的一种波束训练阶段自动增益控制的方法(接收设备)流程图。
图4为本发明实施例的一种波束训练阶段自动增益控制的装置(发送设备)示意图。
图5为本发明实施例的一种波束训练阶段自动增益控制的装置(接收设备)示意图。
图6为本发明实施例1波束训练阶段自动增益控制方法的流程图。
图7为本发明实施例1采用的自动增益控制模块的工作方式示意图。
图8为本发明实施例1采用分离模式的自动增益控制方法时训练序列的发送接收示意图。
图9为本发明实施例1采用恒定模式的自动增益控制方法时训练序列的发送接收示意图。
图10为本发明实施例2的非周期性自动增益控制方法的信息交互示意图；
图11为本发明实施例3的非周期性自动增益控制方法的信息交互示意图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
如图1所示，本发明实施例提供了一种波束训练阶段自动增益控制的方法，该方法包括：
S110，发送设备依次使用发送波束向接收设备发送自动增益控制AGC训练序列，所述接收设备依次使用接收波束接收对应的AGC训练序列；
S120，所述接收设备每一次接收到AGC训练序列后，执行AGC算法，获取本次收发波束组合对应的AGC增益控制量αi，1≤i≤n；
S130，在所述接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时，所述接收设备在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量然后依次接收所述发送设备发送的波束训练导频，使用所述统一的最佳AGC增益控制量对每次接收的波束训练导频进行自动增益控制。
所述方法还包括：
在所述接收设备支持的波束训练策略为基于接收信噪比测量的波束训练时，所述接收设备在每一次获取到一对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，将所述αi作为该对收发波束组合对应的最佳AGC增益控制量然后接收所述发送设备使用与之前发送AGC训练序列时的发送波束相同的发送波束发送的波束训练导频，使用所述接收波束和发送波束组合对应的最佳AGC增益控制量进行自动增益控制；
其中，所述接收设备在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量包括：
所述接收设备从n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi中，选取数值最小的αi作为统一的最佳AGC增益控制量或者
所述接收设备计算n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi的平均值将n个AGC增益控制量αi的平均值作为统一的最佳AGC增益控制量
其中，所述自动增益控制是接收设备射频模拟端的自动增益控制，根据数字基带反馈的AGC增益控制量对接收设备射频端模拟信号进行幅度或功率的放大；
其中，所述AGC增益控制量，是接收设备数字基带反馈给接收设备射频模拟端进行自动增益控制的控制信号；
其中，所述AGC训练序列是用于接收设备的射频模拟端进行自动增益控制的所述接收设备已知的辅助训练序列；
其中，所述方法还包括：
所述接收设备向所述发送设备发送本接收设备支持的波束训练策略的信息；所述波束训练策略包括：基于信道估计的波束训练，和/或基于接收信噪比测量的波束训练；
其中，所述发送设备，包括：集成了天线阵列通过配置天线权重矢量生成特定波束的发送设备，或者，集成了喇叭天线通过物理旋转生成特定波束的发送设备；
其中，所述接收设备，包括：集成了天线阵列通过配置天线权重矢量生成特定波束的接收设备，或者，集成了喇叭天线通过物理旋转生成特定波束的接收设备；
其中，所述发送设备和接收设备使用多输入多输出MIMO和天线阵列混合架构时，使用一部分链路用于发送和接收AGC训练序列，使用另一部分链路用于信道测量、波束训练或者数据传输；
如图2所示，本发明实施例提供了一种波束训练阶段自动增益控制的方法，应用于发送设备，该方法包括：
S210，获取接收设备支持的波束训练策略的信息；
S220，在所述接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时，依次使用发送波束向接收设备发送自动增益控制AGC训练序列，在所有AGC训练序列发送完成后，依次使用发送波束向接收设备发送波束训练导频；
其中，所述方法还包括：
在所述接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时，依次使用发送波束向接收设备发送自动增益控制AGC训练序列和波束训练导频；其中，在每一次使用发送波束向接收设备发送AGC训练序列后，使用相同的发送波束向接收设备发送波束训练导频；
其中，所述接收设备支持的波束训练策略，包括：基于信道估计的波束训练，和/或基于接收信噪比测量的波束训练；
其中，获取接收设备支持的波束训练策略的信息，包括：
发送设备向接收设备发送请求消息，然后所述发送设备接收所述接收设备反馈的响应消息，所述响应消息中携带所述接收设备支持的波束训练策略的信息；
如图3所示，本发明实施例提供了一种波束训练阶段自动增益控制的方法，应用于接收设备，该方法包括：
S310，向发送设备发送本接收设备支持的波束训练策略的信息；
S320，依次使用接收波束接收所述发送设备发送的自动增益控制AGC训练序列，每一次接收到AGC训练序列后，执行AGC算法，获取本次收发波束组合对应的AGC增益控制量αi，1≤i≤n；
S330，在本接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时,在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量然后依次接收所述发送设备发送的波束训练导频，使用所述统一的最佳AGC增益控制量对每次接收的波束训练导频进行自动增益控制；
其中，所述方法还包括：
在本接收设备支持的波束训练策略为基于接收信噪比测量的波束训练时，所述接收设备在每一次获取到一对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，将所述αi作为该对收发波束组合对应的最佳AGC增益控制量然后接收所述发送设备使用与之前发送AGC训练序列时的发送波束相同的发送波束发送的波束训练导频，使用所述接收波束和发送波束组合对应的最佳AGC增益控制量进行自动增益控制；
其中，所述在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量包括：
从n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi中，选取数值最小的αi作为统一的最佳AGC增益控制量或者
计算n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi的平均值将n个AGC增益控制量αi的平均值作为统一的最佳AGC增益控制量
其中，向发送设备发送本接收设备支持的波束训练策略的信息，包括：
接收到发送设备的请求消息后，向所述发送设备反馈响应消息，所述响应消息中携带所述接收设备支持的波束训练策略的信息；
如图4所示，本发明实施例提供了一种波束训练阶段自动增益控制的装置，应用于发送设备，包括：
信息获取模块401，用于获取接收设备支持的波束训练策略的信息；
第一发送模块402，用于在所述接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时，依次使用发送波束向接收设备发送自动增益控制AGC训练序列，在所有AGC训练序列发送完成后，依次使用发送波束向接收设备发送波束训练导频。
其中，所述装置还包括：
第二发送模块403，用于在所述接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时，依次使用发送波束向接收设备发送自动增益控制AGC训练序列和波束训练导频；其中，在每一次使用发送波束向接收设备发送AGC训练序列后，使用相同的发送波束向接收设备发送波束训练导频。
其中，所述接收设备支持的波束训练策略，包括：基于信道估计的波束训练，和/或基于接收信噪比测量的波束训练；
如图5所示，本发明实施例提供了一种波束训练阶段自动增益控制的装置，应用于接收设备，包括：
信息发送模块501，用于向发送设备发送本接收设备支持的波束训练策略的信息；
AGC训练序列接收及处理模块502，用于依次使用接收波束接收所述发送设备发送的自动增益控制AGC训练序列，每一次接收到AGC训练序列后，执行AGC算法，获取本次收发波束组合对应的AGC增益控制量αi，1≤i≤n；
第一波束训练导频接收模块503，用于在本接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时,在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量然后依次接收所述发送设备发送的波束训练导频，使用所述统一的最佳AGC增益控制量对每次接收的波束训练导频进行自动增益控制。
其中，所述装置还包括：
第二波束训练导频接收模块504，用于在本接收设备支持的波束训练策略为基于接收信噪比测量的波束训练时，所述接收设备在每一次获取到一对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，将所述αi作为该对收发波束组合对应的最佳AGC增益控制量然后接收所述发送设备使用与之前发送AGC训练序列时的发送波束相同的发送波束发送的波束训练导频，使用所述接收波束和发送波束组合对应的最佳AGC增益控制量进行自动增益控制。
其中，AGC训练序列接收及处理模块502，用于在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量包括：
从n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi中，选取数值最小的αi作为统一的最佳AGC增益控制量或者
计算n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi的平均值将n个AGC增益控制量αi的平均值作为统一的最佳AGC增益控制量
其中，所述接收设备支持的波束训练策略，包括：基于信道估计的波束训练，和/或基于接收信噪比测量的波束训练；
实施例1
在波束训练阶段，首先通过获取波束训练策略的类型信息确定自动增益控制AGC(Automatic Gain Control，自动增益控制)模式，然后发送端发送所对应的AGC训练序列，接收端通过自动增益控制算法进行AGC调整，根据波束训练策略的不同类型分别针对性处理以确保两类波束训练(基于接收信噪比测量的波束训练，基于信道估计的波束训练)的精度。
波束训练阶段采用的自动增益控制方法，包括下述步骤：
步骤一：在波束训练阶段，i初始化为0，根据发送设备和接收设备的波束训练策略的类型信息确定将执行的自动增益控制模式。若执行分离模式，跳转到步骤二；否则，若执行恒定模式，跳转到步骤七；
步骤二：发送设备使用第i个发送波束发送AGC训练序列；
步骤三：接收设备使用第i个接收波束接收AGC训练序列，执行接收端AGC增益控制算法，获得AGC增益控制量αi；
步骤四：发送设备使用第i个发送波束发送波束训练导频；
步骤五：接收设备在AGC增益控制量αi下，使用第i个接收波束接收第i个波束训练导频，执行波束训练；
步骤六：i＝i+1,若i＜ξ，跳转到步骤二；否则，跳转到步骤十一；
步骤七：发送设备使用第i个发送波束发送AGC训练序列；同时，接收设备使用第i个接收波束接收AGC训练序列；
步骤八：接收设备执行AGC增益控制算法，获得AGC增益控制量αi；若则
步骤九：i＝i+1,若i＜ξ，跳转到步骤七；否则，执行步骤十；
步骤十：发送设备依次发送面向ξ个收发波束组合的基于信道估计的波束训练导频，同时，接收设备在AGC增益控制恒定为下，依次接收面向ξ个收发波束组合的基于信道估计的波束训练导频，执行波束训练；
步骤十一：接收设备向发送设备反馈波束训练结果；
其中，所述发送设备，包括：集成了天线阵列通过配置天线权重矢量生成特定波束的发送设备，或者，集成了喇叭天线的通过物理旋转生成特定波束的发送设备；此外，若在蜂窝通信中，发送设备可以为基站也可以为用户；
其中，所述接收设备，包括：集成了天线阵列通过配置天线权重矢量生成特定波束的接收设备，或者，使用喇叭天线通过物理旋转生成特定波束的接收设备；此外，若在蜂窝通信中，接收设备可以为基站也可以为用户；
其中，所述波束训练策略的类型，包括：基于接收信噪比测量的波束训练策略，或者基于信道估计的波束训练策略；
此外，数据传输阶段内的波束追踪，可以视作上一时间节点最佳波束收发方向已知的波束训练的特例；
所述自动增益控制模式，包括：针对基于接收信噪比测量的波束训练策略类型的分离模式，或者针对基于信道估计的波束训练策略类型的恒定模式；
所述分离模式是指，针对每个收发波束组合，分别确定出该收发波束组合对应的AGC增益控制量，所述AGC增益控制量用于该收发波束组合下的波束训练导频的接收；
所述恒定模式是指，针对所有的收发波束组合，确定出一个统一的AGC增益控制量，所述统一AGC增益控制量用于每一个收发波束组合下的波束训练导频的接收。比如，遵照无截止失真的规则，可以选出所有收发波束组合对应的AGC增益控制量的最小值；另外，也可以采用其他规则去选择统一的AGC增益控制量，比如，按照最小化量化误差的准则去选择。
所述接收信噪比，是指在特定的收发波束组合下的接收端信噪比(SignalNoise Ratio，SNR)；
所述AGC，是指射频模拟端的自动增益控制，根据数字基带反馈的AGC增益控制量，对于接收射频端模拟信号进行幅度/功率的放大；
所述AGC增益控制量，是指由接收机数字基带反馈给射频模拟端自动增益控制模块的控制信号；需要说明的是，在实际情况下，AGC增益控制量与射频模拟端自动增益控制模块对于射频模拟信号的放大成单调关系，但一般不是单调线性关系；
所述AGC训练序列，是指用于射频模拟端进行自动增益控制的接收端已知的辅助训练序列，例如m序列，Golay序列或者LTE使用的PrimarySynchronization Signal(PSS，主同步信号)信号等；
所述波束训练导频，是指用于波束训练的接收端已知的辅助序列，例如m序列，Golay序列或者LTE使用的Primary Synchronization Signal(PSS)信号等。
所述AGC增益控制算法，是一种根据接收端接收信号的能量来动态调整模拟端的自动增益控制的算法；也即，根据接收信号的能量计算与目标接收信号能量的差值，然后基于该差值来调整数字基带反馈给模拟端自动增益控制的数值，最终收敛到稳定的AGC增益控制量；
所述ξ，是指波束训练过程中的待训练波束组合的数目；
所述波束训练结果，是指用于数据传输阶段的收发端最佳波束组合的波束序号。
下面对AGC增益控制算法进行说明：
在时刻k时，射频接收信号表示为z(k)；模拟端自动增益控制模块在输入ak时，对于接收信号的放大系数为AGC(ak)，其中AGC(·)表示模拟端自动增益控制模块在给定输入下的放大系数的映射。
AGC增益控制算法可以用下述公式描述为：
s(k)＝AGC(ak)z(k)
其中，s(k)表示AGC调整后数字基带输入信号，(s(k))*是s(k)的共轭；At表示AGC训练序列的符号的目标输出信号的平均能量；γAGC表示AGC增益控制的修正系数。在接收到的信号属于AGC训练序列的符号时，更新下一时刻的AGC增益控制量否则，在接收到的信号不属于AGC训练序列的符号时，保持AGC增益控制量不变，ak+1＝ak。
其中，发送设备可以将AGC训练序列使用扩频技术来发送，以提升同步信号的有效覆盖范围；
所述扩频技术，是指每个符号被映射成一组特定符号组合，信息符号与扩频序列之间有一一映射关系，可以提升信号接收时的信噪比；
其中，发送设备和接收设备使用多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)和天线阵列混合架构时，使用部分链路用于发送和接收的AGC训练序列(包括这些链路的AGC自动增益控制)，其他链路用于信道测量、波束训练或者数据传输。
所述的多输入多输出(MIMO)和天线阵列混合架构，既包括天线阵列的分离结构(每个收发射频链路对于一组专属的天线阵列)，也包括天线阵列的共享架构(所有的收发射频链路共享整个天线阵列)。
如图6所示，波束训练阶段采用的自动增益控制方法主要包括：自动增益控制模式的判定，AGC增益控制和波束训练的流程以及最终训练结果的输出等。
所述自动增益控制模式的判定，可以通过设备反馈的功能支持信息进行判定；另外，如果接收设备和发送设备都既支持基于接收信噪比测量的波束训练的分离模式，又支持基于信道估计的波束训练的恒定模式，发送设备可以根据预设的优先级进行选择。
所述AGC增益控制，包括：在自动增益控制模式为分离模式(针对基于接收信噪比测量的波束训练类型)时，采用每一种收发波束组合对应的AGC增益控制量对该收发波束组合对应的接收信号进行AGC增益控制；或者，在自动增益控制模式为恒定模式(针对基于信道估计的波束训练类型)时，根据从ξ个收发波束组合各自对应的AGC增益控制量αi(i＝0,1,...,ξ-1)中确定出的统一的AGC增益控制量对每一种收发波束组合对应的接收信号采用统一的AGC增益控制量进行AGC增益控制；
如图7所示，在波束训练阶段，接收机分别针对不同波束组合下的AGC训练序列进行处理，根据接收信号的能量计算与目标接收信号能量的差值，然后基于该差值来调整数字基带模组反馈给模拟端自动增益控制的数值，最终收敛到稳定的AGC增益控制量。
其中，数字基带模组中与AGC训练序列处理相关的单元包括：第二选择单元、AGC增益控制算法单元、恒定增益控制量选择单元、第一选择单元；其中：
AGC模块，根据第一选择单元输出的控制信号(数字基带反馈给模拟端自动增益控制的AGC增益控制量)，调整接收模拟信号的幅度，并将AGC处理后的模拟信号，输入到ADC中；
ADC模块，对接收到的信号进行采样量化，并将相应的数字结果输出给数字基带模组中的接收单元和第二选择单元；
第二选择单元，根据收发波束下的AGC序列导频到达使能信号，将接收到的AGC导频发送给AGC增益控制算法单元；
AGC增益控制算法单元，根据增益控制算法输出每个波束组合下的最优AGC增益控制量αi，在所述增益控制算法对应于基于接收信噪比测量的波束训练类型时，将每个波束组合下的最优AGC增益控制量αi直接输出给第一选择单元，在所述增益控制算法对应于基于信道估计的波束训练类型时，将每个波束组合下的最优AGC增益控制量αi输出给恒定增益控制量选择单元；
恒定增益控制量选择单元，根据所有波束组合下的最优AGC增益控制量αi的集合，输出恒定增益量
第一选择单元，根据波束训练类型信息确定AGC增益控制模式(分离模式或恒定模式)和AGC增益控制量，并将AGC增益控制量输出给AGC模块；
分离模式和恒定模式的自动增益控制过程，分别如图8和图9所示，其中，图8面向的是基于接收信噪比的波束训练方案，而图9面向的是基于信道估计的波束训练方案。ut，i和ur，i分别表示波束训练阶段第i个训练波束使用的发送天线权重矢量和接收天线权重矢量，ξ表示波束训练阶段收发波束组合的数目。此外，图9所示的过程也可以适用基于接收信噪比的波束训练方案，但是相较于图8，需要多付出一倍的发送/接收天线权重矢量切换的代价。
实施例2
在波束训练阶段，基于非周期申请模式，发起方向响应方请求响应方执行多训练波束组合下AGC增益控制。
波束训练阶段采用的自动增益控制方法，包括下述步骤：
步骤一：在波束训练阶段，发起方向响应方发送“请求接收AGC序列指令”；i初始化为0，同时
步骤二：发起方使用第i个发送波束发送AGC训练序列；同时，响应方使用第i个接收波束接收AGC训练序列；
步骤三：响应方执行AGC增益控制算法，获得AGC增益控制量αi；若则
步骤四：i＝i+1，若i＜ξ，跳转到步骤二；
步骤五：输出在多训练波束组合下恒定的AGC增益控制量
其中，所述发起方，是指波束训练阶段的AGC自动增益控制的发起者，可以是基站也可以是用户；
所述响应方，是指波束训练阶段的AGC自动增益控制的响应者，可以是基站也可以是用户；
所述发起方向响应方发送请求，可以是：使用波束训练阶段频段下的控制信令发送，也可以是：使用其他频段(例如6GHz以下低频段，2G(第二代移动通信技术)/3G(第三代移动通信技术)/4G(第四代移动通信技术)中使用的频段)下的控制信令发送。
其中，响应方在接收到发起方发送的请求指令后，应答发起方ACK信号，所述ACK信号，是指响应方反馈给发起方的指令/数据接收成功确认信号；
如图10所示，波束训练阶段采用的自动增益控制方法，包括下述步骤：
步骤一：在波束训练阶段，发起方根据实际需求向响应方发送“请求接收AGC序列指令”；
步骤二：发起方使用发送训练波束依次发送AGC训练序列，同时，响应方使用接收训练波束依次接收AGC训练波束；
步骤三：响应方进行AGC增益控制，使用恒定AGC增益控制量
实施例3
在波束训练阶段，基于非周期申请模式，发起方向响应方请求响应方发送多训练波束组合下AGC训练序列。
步骤一：在波束训练阶段，发起方向响应方发送“请求发送AGC序列指令”；i初始化为0，同时
步骤二：响应方使用第i个发送波束发送AGC训练序列；同时，发起方使用第i个接收波束接收AGC训练序列；
步骤三：发起方执行AGC增益控制算法，获得AGC增益控制量αi；若则
步骤四：i＝i+1,若i＜ξ，跳转到步骤二；
步骤五：输出在多训练波束组合下的恒定的AGC增益控制量
其中，响应方在接收到请求指令后，应答发起方ACK信号，所述ACK信号，是指响应方反馈给发起方的指令/数据接收成功确认信号；
如图11所示，波束训练阶段采用的自动增益控制方法，包括下述步骤：
步骤一：在波束训练阶段，发起方根据实际需求向响应方发送“请求发送AGC序列指令”；
步骤二：响应方使用发送训练波束依次发送AGC训练序列，同时，发起方使用接收训练波束依次接收AGC训练波束；
步骤三：发起方进行AGC增益控制，使用恒定AGC增益控制量
上述实施例提供的一种波束训练阶段自动增益控制的方法及装置，发送设备和接收设备能够根据接收设备支持的波束训练策略确定AGC控制模式，发送设备依次向接收设备发送AGC训练序列，接收设备依次接收对应的AGC训练序列，所述接收设备每一次接收到AGC训练序列后，执行AGC算法，获取本次收发波束组合对应的AGC增益控制量αi；在接收设备支持基于信道估计的波束训练策略时，接收不同收发波束对下的波束训练导频时使用统一的AGC增益控制量进行自动增益控制，在接收设备支持基于信噪比测量的波束训练策略时，接收每一对收发波束对下的波束训练导频时，使用该收发波束对对应的AGC增益控制量进行自动增益控制。本发明能够在波束训练阶段自动调整接收信号功率的幅度，缩小接收信号功率的幅度变化范围。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
需要说明的是，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (16)

1.一种波束训练阶段自动增益控制的方法，该方法包括：
发送设备依次使用发送波束向接收设备发送自动增益控制AGC训练序列，所述接收设备依次使用接收波束接收对应的AGC训练序列；
所述接收设备每一次接收到AGC训练序列后，执行AGC算法，获取本次收发波束组合对应的AGC增益控制量αi，1≤i≤n；
在所述接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时，所述接收设备在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量然后依次接收所述发送设备发送的波束训练导频，使用所述统一的最佳AGC增益控制量对每次接收的波束训练导频进行自动增益控制。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述接收设备支持的波束训练策略为基于接收信噪比测量的波束训练时，所述接收设备在每一次获取到一对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，将所述αi作为该对收发波束组合对应的最佳AGC增益控制量然后接收所述发送设备使用与之前发送AGC训练序列时的发送波束相同的发送波束发送的波束训练导频，使用所述接收波束和发送波束组合对应的最佳AGC增益控制量进行自动增益控制。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述接收设备在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量包括：
所述接收设备从n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi中，选取数值最小的αi作为统一的最佳AGC增益控制量或者
所述接收设备计算n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi的平均值将n个AGC增益控制量αi的平均值作为统一的最佳AGC增益控制量
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：
所述AGC增益控制量，是接收设备数字基带反馈给接收设备射频模拟端进行自动增益控制的控制信号；
所述AGC训练序列是用于接收设备的射频模拟端进行自动增益控制的所述接收设备已知的辅助训练序列。
5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：
所述发送设备和接收设备使用多输入多输出MIMO和天线阵列混合架构时，使用一部分链路用于发送和接收AGC训练序列，使用另一部分链路用于信道测量、波束训练或者数据传输。
6.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述接收设备向所述发送设备发送本接收设备支持的波束训练策略的信息。
7.一种波束训练阶段自动增益控制的方法，应用于发送设备，该方法包括：
获取接收设备支持的波束训练策略的信息；
在所述接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时，依次使用发送波束向接收设备发送自动增益控制AGC训练序列，在所有AGC训练序列发送完成后，依次使用发送波束向接收设备发送波束训练导频。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时，依次使用发送波束向接收设备发送自动增益控制AGC训练序列和波束训练导频；其中，在每一次使用发送波束向接收设备发送AGC训练序列后，使用相同的发送波束向接收设备发送波束训练导频。
9.一种波束训练阶段自动增益控制的方法，应用于接收设备，该方法包括：
向发送设备发送本接收设备支持的波束训练策略的信息；
依次使用接收波束接收所述发送设备发送的自动增益控制AGC训练序列，每一次接收到AGC训练序列后，执行AGC算法，获取本次收发波束组合对应的AGC增益控制量αi，1≤i≤n；
在本接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时,在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量然后依次接收所述发送设备发送的波束训练导频，使用所述统一的最佳AGC增益控制量对每次接收的波束训练导频进行自动增益控制。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在本接收设备支持的波束训练策略为基于接收信噪比测量的波束训练时，所述接收设备在每一次获取到一对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，将所述αi作为该对收发波束组合对应的最佳AGC增益控制量然后接收所述发送设备使用与之前发送AGC训练序列时的发送波束相同的发送波束发送的波束训练导频，使用所述接收波束和发送波束组合对应的最佳AGC增益控制量进行自动增益控制。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于：
所述在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量包括：
从n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi中，选取数值最小的αi作为统一的最佳AGC增益控制量或者
计算n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi的平均值将n个AGC增益控制量αi的平均值作为统一的最佳AGC增益控制量
12.一种波束训练阶段自动增益控制的装置，应用于发送设备，包括：
信息获取模块，用于获取接收设备支持的波束训练策略的信息；
第一发送模块，用于在所述接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时，依次使用发送波束向接收设备发送自动增益控制AGC训练序列，在所有AGC训练序列发送完成后，依次使用发送波束向接收设备发送波束训练导频。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二发送模块，用于在所述接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时，依次使用发送波束向接收设备发送自动增益控制AGC训练序列和波束训练导频；其中，在每一次使用发送波束向接收设备发送AGC训练序列后，使用相同的发送波束向接收设备发送波束训练导频。
14.一种波束训练阶段自动增益控制的装置，应用于接收设备，包括：
信息发送模块，用于向发送设备发送本接收设备支持的波束训练策略的信息；
AGC训练序列接收及处理模块，用于依次使用接收波束接收所述发送设备发送的自动增益控制AGC训练序列，每一次接收到AGC训练序列后，执行AGC算法，获取本次收发波束组合对应的AGC增益控制量αi，1≤i≤n；
第一波束训练导频接收模块，用于在本接收设备支持的波束训练策略为基于信道估计的波束训练时,在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量然后依次接收所述发送设备发送的波束训练导频，使用所述统一的最佳AGC增益控制量对每次接收的波束训练导频进行自动增益控制。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二波束训练导频接收模块，用于在本接收设备支持的波束训练策略为基于接收信噪比测量的波束训练时，所述接收设备在每一次获取到一对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，将所述αi作为该对收发波束组合对应的最佳AGC增益控制量然后接收所述发送设备使用与之前发送AGC训练序列时的发送波束相同的发送波束发送的波束训练导频，使用所述接收波束和发送波束组合对应的最佳AGC增益控制量进行自动增益控制。
16.如权利要求14所述的装置，其特征在于：
AGC训练序列接收及处理模块，用于在获取到n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi后，从中选取一个αi作为统一的最佳AGC增益控制量包括：
从n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi中，选取数值最小的αi作为统一的最佳AGC增益控制量或者
计算n对收发波束组合对应的AGC增益控制量αi的平均值将n个AGC增益控制量αi的平均值作为统一的最佳AGC增益控制量
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