一种波束确定方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域,尤其涉及一种波束确定方法及装置。
背景技术
鉴于MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,多输入多输出)技术对于提高峰值速率与系统频谱利用率的重要作用,LTE(Long Term Evolution)/LTE-A(LTE-Advanced)等无线接入技术标准都是以MIMO+OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术为基础构建起来的。MIMO技术的性能增益来自于多天线系统所能获得的空间自由度,因此MIMO技术在标准化发展过程中的一个最重要的演进方向便是维度的扩展。在LTE Rel-8中,最多可以支持4层的MIMO传输。Rel-9重点对MU-MIMO技术进行了增强,TM(TransmissionMode)-8的MU-MIMO(Multi-User MIMO)传输中最多可以支持4个下行数据层。Rel-10则通过8端口CSI-RS(信道状态信息参考信号)、URS(UE-specific Reference Signal,移动台特定的参考信号)与多颗粒度码本的引入进一步提高了信道状态信息的空间分辨率,并进一步将SU-MIMO(Single-User MIMO)的传输能力扩展至最多8个数据层。
采用传统PAS(Passive Antenna System,无源天线系统)结构的基站天线系统中,多个天线端口(每个端口对应着独立的射频-中频-基带通道)水平排列,而每个端口对应的垂直维的多个阵子之间由射频电缆连接。因此现有的MIMO技术只能在水平维通过对不同端口间的相对幅度/相位的调整实现对各个终端信号在水平维空间特性的优化,在垂直维则只能采用统一的扇区级赋形。移动通信系统中引入AAS(Active Antenna System,有源天线系统)技术之后,基站天线系统能够在垂直维获得更大的自由度,能够在三维空间实现对UE(User Equipment)级的信号优化。
在上述研究、标准化与天线技术发展基础之上,产业界正在进一步地将MIMO技术向着三维化和大规模化的方向推进。目前,3GPP正在开展3D信道建模的研究项目,其后预计还将继续开展8个天线端口及以下的elevation Beamforming(EBF)与超过8个端口(如16、32或64)的FD-MIMO(Full Dimension MIMO)技术研究与标准化工作。而学术界则更为前瞻地开展了针对基于更大规模天线阵列(包含一百或数百根甚至更多阵子)的MIMO技术的研究与测试工作。学术研究与初步的信道实测结果表明,Massive MIMO技术将能够极大地提升系统频带利用效率,支持更大数量的接入用户。因此各大研究组织均将massive MIMO技术视为下一代移动通信系统中最有潜力的物理层技术之一。
Massive MIMO技术需要使用大规模天线阵列。尽管采用全数字阵列可以实现最大化的空间分辨率以及最优MU-MIMO性能,但是这种结构需要大量的AD/DA转换期间以及大量完整的射频-基带处理通道,无论是设备成本还是基带处理复杂度都将是巨大的负担。这一问题在高频段、大带宽时显得尤为突出。为了降低massive MIMO技术的实现成本与设备复杂度,近年来有人提出采用数模混合波束赋形技术。所谓数模混合波束赋形,是指在传统的数字域波束赋形基础上,在靠近天线系统的前端,在射频信号上增加一级波束赋形。模拟赋形能够通过较为简单的方式,使发送信号与信道实现较为粗略的匹配。模拟赋形后形成的等效信道的维度小于实际的天线数量,因此其后所需的AD/DA转换器件、数字通道数以及相应的基带处理复杂度都可以大为降低。模拟赋形部分残余的干扰可以在数字域再进行一次处理,从而保证MU-MIMO传输的质量。
相对于全数字赋形而言,数模混合波束赋形是性能与复杂度的一种折中方案,在高频段大带宽或天线数量很大的系统中具有较高的实用前景。
MIMO技术中,尤其是对MU-MIMO技术而言,网络侧能够获得的信道状态信息精度将直接决定预编码/波束赋形的精度与调度算法的效能,从而影响到整体系统性能。因此,信道状态信息的获取一直是MIMO技术标准化中最核心的问题之一。
根据目前的LTE信号结构,用于参考信号都是安插在基带的,因此可以通过信道估计获取数字赋形所需的信道状态。但是,由于模拟赋形形成的等效数字通道数少于实际天线数,通过参考信号获得的信道矩阵的维度已经远远低于天线端所经历的完整信道矩阵的维度。因此,数字赋形所能获得的空间分辨率以及干扰抑制能力受到了一定的损失。对于模拟赋形部分而言,其处理过程更靠近物理天线一侧,相对于数字赋形而言,其MIMO信道具有更高的自由度。然而,由于没有办法对基带插入的参考信号进行估计,因而无论对FDD还是TDD,其模拟赋形部分都无法直接利用数字域获得的信道状态信息。
因此一般而言,数模混合波束赋形系统中,对模拟波束的选择一般只能通过搜索的方式进行。在这一过程中,发送端发射一组波束,接收端也使用一组预定的波束进行试探性的接收,以判断出最佳的收发波束组合。这种方式对于传播环境变化缓慢的场景较为适用,但是在较高的频段,信号的传播过程存在诸多不确定因素。其中阻挡效应是高频段通信中一个较为特殊的问题。具体而言,随着频段的升高无线电信号传播过程中能量最为集中的菲涅尔区的半径会逐渐缩小。因此传播环境中一些非常常见的物体,如车辆、人体、立柱等会对高频段通信产生强烈的影响,甚至导致通信的中断。
基于现有的波束搜索与跟踪机制,当遮挡发生时,系统将重新进入波束搜索阶段,需要对大量潜在的收发波束组合进行遍历搜索。这一过程将会消耗大量的系统资源,造成较大的延迟,从而显著地影响了系统效率。
因此,亟需一种新的波束确定方式以降低阻挡效应对波束搜索与跟踪的影响。
发明内容
鉴于上述技术问题,本发明实施例提供一种波束确定方法及装置,降低阻挡效应对波束搜索与跟踪的影响。
第一方面,提供了一种波束确定方法,包括:
第一通信节点在可用波束集合中进行发射波束扫描;
所述第一通信节点接收第二通信节点上报的第一波束的标识信息,所述第一波束是所述第二通信节点对所述第一通信节点使用的发射波束进行接收并从中选择的一组或多组波束;
所述第一通信节点根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程。
可选地,所述第一通信节点根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程,包括:
所述第一通信节点以周期方式根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程。
可选地,在每次周期扫描时,所述第一通信节点在所述第一波束的标识信息对应的波束集合中选择一个或多个波束作为中心波束,进行预定范围内的搜索和/或跟踪扫描。
可选地,所述第一通信节点根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程,包括:
所述第一通信节点以非周期方式根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程。
可选地,所述第一通信节点根据网络侧或所述第一通信节点指示触发根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程;或者
所述第一通信节点根据网络侧与第一通信节点和/或第二通信节点协商确定触发根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程;或者
所述第一通信节点根据第二通信节点决定触发根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程。
可选地,在每次非周期扫描时,所述第一通信节点在所述第一波束的标识信息对应的波束集合中选择一个或多个波束作为中心波束,进行预定范围内的搜索和/或跟踪扫描。
可选地,所述方法还包括:
所述第一通信节点接收第二通信节点上报的所述第二通信节点推荐的第二波束的标识信息,所述第二波束是所述第二通信节点再次对所述第一通信节点使用的发射波束进行接收,分别从每个中心波束对应的波束子集中选择的一组或多组波束。
可选地,所述第一波束的数量由所述第一通信节点进行指示,或者由网络侧进行指示,或者按照预先设定的规则确定;
所述第二波束的数量由所述第一通信节点进行指示,或者由网络侧进行指示,或者按照预先设定的规则确定。
可选地,所述第二波束的标识信息和所述第一波束的标识信息以差分编码方式进行编码。
第二方面,还提供了一种波束确定装置,包括:
扫描模块,用于第一通信节点在可用波束集合中进行发射波束扫描;
第一接收模块,用于接收第二通信节点上报的第一波束的标识信息,所述第一波束是所述第二通信节点对所述第一通信节点使用的发射波束进行接收并从中选择的一组或多组波束;
触发模块,用于根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程。
可选地,所述触发模块进一步用于:以周期方式根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程。
可选地,所述触发模块进一步用于:在每次周期扫描时,在所述第一波束的标识信息对应的波束集合中选择一个或多个波束作为中心波束,进行预定范围内的搜索和/或跟踪扫描。
可选地,所述触发模块进一步用于:以非周期方式根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程。
可选地,所述触发模块进一步用于:
根据网络侧或所述第一通信节点指示触发根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程;或者
根据网络侧与第一通信节点和/或第二通信节点协商确定触发根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程;或者
根据第二通信节点决定触发根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程。
可选地,所述触发模块进一步用于:
在每次非周期扫描时,在所述第一波束的标识信息对应的波束集合中选择一个或多个波束作为中心波束,进行预定范围内的搜索和/或跟踪扫描。
可选地,所述装置还包括:
第二接收模块,用于接收第二通信节点上报的所述第二通信节点推荐的第二波束的标识信息,所述第二波束是所述第二通信节点对所述第一通信节点使用的发射波束进行接收,分别从每个中心波束对应的波束子集中选择的一组或多组波束。
可选地,所述第一波束的数量由所述第一通信节点进行指示,或者由网络侧进行指示,或者按照预先设定的规则确定;
所述第二波束的数量由所述第一通信节点进行指示,或者由网络侧进行指示,或者按照预先设定的规则确定。
可选地,所述第二波束的标识信息和所述第一波束的标识信息以差分编码方式进行编码。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果:第一通信节点在可用波束集合中进行发射波束扫描;第一通信节点接收第二通信节点上报的所述第二通信节点推荐的第一波束的标识信息,推荐的第一波束是所述第二通信节点对第一通信节点使用的发射波束进行接收并从中选择的一组或多组波束;第一通信节点根据推荐的波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程,能够保持对多个推荐的波束的搜索和/或跟踪,更好地对抗阻挡效应的影响。
附图说明
图1为本发明实施例一波束确定方法的流程图;
图2为本发明实施例二波束确定方法的流程图;
图3为本发明实施例三波束确定装置的框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本领域技术人员知道,本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此,本发明的实施例可以具体实现为以下形式:完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等),或者硬件和软件结合的形式。
实施例一
参见图1,图中示出了一种波束确定方法,具体步骤如下:
步骤101、第一通信节点在可用波束集合中进行发射波束扫描;
步骤102、第一通信节点接收第二通信节点上报的第二通信节点推荐的第一波束的标识信息,推荐的第一波束是第二通信节点对第一通信节点使用的发射波束进行接收并从中选择的一组或多组波束;
例如:推荐的第一波束可以是第二通信节点根据接收信号强度等原则从接收到的第一通信节点使用的发射波束中选择的一组或多组波束。
步骤103、第一通信节点根据推荐的波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程。
周期方式:第一通信节点以周期方式根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程。具体地:在每次周期扫描时,所述第一通信节点在所述第一波束的标识信息对应的波束集合中选择一个或多个波束作为中心波束,进行预定范围内的搜索和/或跟踪扫描。上述预定范围扫描是指对根据波束赋形向量之间的相关性,选择相关性最强的若干波束进行扫描。上述中心波束可以是推荐的第一波束的一个子集。
非周期方式:第一通信节点以非周期方式根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程。
在非周期方式中,第一通信节点根据网络侧或所述第一通信节点指示触发根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程;或者第一通信节点根据网络侧与第一通信节点和/或第二通信节点协商确定触发根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程;或者第一通信节点根据第二通信节点决定触发根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程。
在每次非周期扫描时,第一通信节点在所述第一波束的标识信息对应的波束集合中选择一个或多个波束作为中心波束,进行预定范围内的搜索和/或跟踪扫描。
可选地,在步骤103之后,第一通信节点接收第二通信节点上报的所述第二通信节点推荐的第二波束的标识信息,所述第二波束是所述第二通信节点对所述第一通信节点使用的发射波束进行接收,分别从每个中心波束对应的波束子集中选择的一组或多组波束。
可选地,所述第一波束的数量由所述第一通信节点进行指示,或者由网络侧进行指示,或者按照预先设定的规则确定,例如,该数量可以与UE的能力等级相关,或者根据通信节点B获得的可用于上报上述非周期信息的反馈信道资源确定。
所述第二波束的数量由所述第一通信节点进行指示,或者由网络侧进行指示,或者按照预先设定的规则确定,例如,该数量可以与UE的能力等级相关,或者根据通信节点B获得的可用于上报上述非周期信息的反馈信道资源确定。
可选地,所述第二波束的标识信息和所述第一波束的标识信息以差分编码方式进行编码。
在本实施例中,能够保持对多个推荐的波束的搜索和/或跟踪,更好地对抗阻挡效应的影响。
实施例二
参见图2,图中示出了一种波束确定方法,具体步骤如下:
步骤201、通信节点A(或者称为节点A)在可用波束集合中进行发射波束扫描;
步骤202、通信节点B(或者称为节点B)对通信节点A使用的发射波束进行接收,并根据预先设定的原则选择一组波束;
上述预先设定的原则可以是接收信号强度,当然也并不限于此。
步骤203、通信节点B向通信节点A上报其推荐的波束的标识信息;
需要说明的是,通信节点B推荐的波束数量可由通信节点A或网络侧进行指示,或按照预先设定的规则确定;
步骤204、基于步骤203获得的一组波束的标识信息,通信节点A可进一步触发波束搜索和/或跟踪过程。
在本实施例中,通信节点A可以以周期方式或者以非周期方式触发波束搜索和/或跟踪过程。
方式一、周期方式
通信节点A根据设定的周期(例如周期可以由通信节点A或网络侧进行指示,或按照预先设定的规则确定),触发波束搜索和/或跟踪过程:
通信节点A按照一定顺序(例如根据波束信息对应的标号进行排序),依次以步骤203获知的各波束为中心,按照预先设定的规则(例如根据波束赋形向量之间的相关性,选择相关性最强的若干波束),在可用波束的一个子集中,进行小范围扫描,上述小范围扫描是指对根据波束赋形向量之间的相关性,选择相关性最强的若干波束进行扫描。
具体可以采用以下方式:
在每次周期扫描时,通信节点A可以从步骤203获知的波束集合中选择一个波束作为中心波束,并进行小范围扫描。或者
在每次周期扫描时,通信节点A可以从步骤203获知的波束集合中选择多个波束作为中心波束,并进行小范围扫描。
在上述周期方式中,使用的若干中心波束可以是步骤203获知的各波束的一个子集,具体选择方式可由:通信节点A或网络侧决定;或者通信节点A和/或网络侧和通信B协商决定;或者通信节点B决定。
方式二、非周期方式
以非周期的方式,通信节点A按照一定原则,以步骤203获知的波束为中心,分别按照预先设定的规则,在可用波束的一个子集中,进行小范围扫描。具体可根据网络侧或通信节点A的指示触发;或者网络侧和/或通信节点A与通信节点B协商确定触发;或者通信节点B决定触发。
非周期扫描触发后,具体可以采用以下方式进行操作:
在每次非周期扫描时,节点A可以从步骤3获知的波束集合中选择一个波束作为中心波束,并进行小范围扫描。或者
在每次非周期扫描时,通信节点A可以从步骤203获知的波束集合中选择多个波束作为中心波束,并进行小范围扫描
步骤205、通信节点B再次对通信节点A使用的发射波束进行接收,并根据一定原则(例如接收信号强度等)分别从每个中心波束对应的小范围波束子集中,选择一个或多个波束。
上述小范围波束子集根据波束赋形向量之间的相关性,选择相关性最强的若干波束的集合。
步骤206、通信节点B向通信节点A上报其推荐的波束的标识信息。
在本实施例中,通信节点B推荐的波束数量可由节点A或网络侧进行指示,或按照预先设定的规则确定,例如,该数量可以与UE的能力等级相关,或者根据通信节点B获得的可用于上报上述非周期信息的反馈信道资源确定。
该步骤206中通信节点B上报的波束标识信息可与步骤203中的标识信息进行差分编码以节省反馈开销。
在本实施例中,能够保持对多个推荐的波束的搜索和/或跟踪,更好地对抗阻挡效应的影响。
实施例三
参见图3,图中示出了一种波束确定装置,该装置300包括:
扫描模块301,用于第一通信节点在可用波束集合中进行发射波束扫描;
第一接收模块302,用于接收第二通信节点上报的所述第二通信节点推荐的第一波束的标识信息,所述第一波束是所述第二通信节点对所述第一通信节点使用的发射波束进行接收并从中选择的一组或多组波束;
触发模块303,用于根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程。
在本实施例中,可选地,所述触发模块进一步用于:以周期方式根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程。
在本实施例中,可选地,所述触发模块进一步用于:在每次周期扫描时,在所述第一波束的标识信息对应的波束集合中选择一个或多个波束作为中心波束,进行预定范围内的搜索和/或跟踪扫描。
在本实施例中,可选地,所述中心波束是所述第一波束的一个子集。
在本实施例中,可选地,所述触发模块进一步用于:以非周期方式根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程。
在本实施例中,可选地,所述触发模块进一步用于:
根据网络侧或所述第一通信节点指示触发根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程;或者
根据网络侧与第一通信节点和/或第二通信节点协商确定触发根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程;或者
根据第二通信节点决定触发根据所述第一波束的标识信息触发波束搜索和/或跟踪过程。
在本实施例中,可选地,所述触发模块进一步用于:
在每次非周期扫描时,在所述第一波束的标识信息对应的波束集合中选择一个或多个波束作为中心波束,进行预定范围内的搜索和/或跟踪扫描。
在本实施例中,可选地,所述装置还包括:
第二接收模块,用于接收第二通信节点上报的所述第二通信节点推荐的第二波束的标识信息,所述第二波束是所述第二通信节点对所述第一通信节点使用的发射波束进行接收,分别从每个中心波束对应的波束子集中选择的一组或多组波束。
在本实施例中,可选地,所述第一波束的数量由所述第一通信节点进行指示,或者由网络侧进行指示,或者按照预先设定的规则确定;
所述第二波束的数量由所述第一通信节点进行指示,或者由网络侧进行指示,或者按照预先设定的规则确定。
在本实施例中,可选地,所述第二波束的标识信息和所述第一波束的标识信息以差分编码方式进行编码。
在本实施例中,能够保持对多个推荐的波束的搜索和/或跟踪,更好地对抗阻挡效应的影响。
应理解,说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此,在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外,这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
在本发明的各种实施例中,应理解,上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
另外,本文中术语“系统”和“网络”在本文中常可互换使用。
应理解,本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请所提供的实施例中,应理解,“与A相应的B”表示B与A相关联,根据A可以确定B。但还应理解,根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B,还可以根据A和/或其它信息确定B。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露方法和装置,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理包括,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络侧设备等)执行本发明各个实施例所述收发方法的部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述的是本发明的优选实施方式,应当指出对于本技术领域的普通人员来说,在不脱离本发明所述的原理前提下还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。