CN108023618B - 基于mimo天线的波束训练方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种基于MIMO天线的波束训练方法及装置，该方法包括：发起端同时采用每个第一天线阵列的K个扇区向响应端发送第一扇区扫描消息；发起端接收响应端的同时采用每个第二天线阵列的J个扇区发送的第二扇区扫描消息；发起端根据N*J个第二扇区扫描消息确定第二天线阵列的最佳扇区，并向响应端发送第二扇区扫描反馈消息；发起端接收响应端同时采用每个第二天线阵列的最佳扇区发送的预设个数的第一训练消息，实现了发起端的M*K个扇区同步向响应端发送扇区扫描消息、训练消息等，响应端的N*J个扇区也同步向发起端发送扇区扫描消息、训练消息等，大大缩短了波束训练时间，且实现了波束训练时间不受天线阵列的个数影响。

Description

基于MIMO天线的波束训练方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术，尤其涉及一种基于MIMO天线的波束训练方法及装置。
背景技术
目前围绕毫米波通信中波束训练的相关研究主要是如何以最少的开销从预定码本中确定最佳的波束对，以及基于迭代的波束搜索步骤和方法。这些研究主要考虑的是发起端和响应端都只有一个天线阵列条件下的毫米波通信系统的天线波束赋形训练问题。
波束训练过程是双向的，不论发起端还是响应端设备都有发送训练和接收训练。毫米波多入多出(Multiple-Input Multiple-Output，简称MIMO)场景下，包括多个天线阵列，如果仍然沿用一个天线阵列的波束训练方法，对每个天线阵列分别进行发送和接收波束训练，则波束训练时间将随着天线阵列数量的增加而增加，导致波束训练时间过长。
因此，需要一种针对MIMO的波束训练方法。
发明内容
本发明实施例提供一种基于MIMO天线的波束训练方法及装置，用于提出一种针对MIMO的波束训练方法。
本发明实施例第一方面提供一种基于MIMO天线的波束训练方法，所述方法应用于MIMO通信系统，所述系统包括：发起端和响应端，所述发起端包括M个第一天线阵列，每个所述第一天线阵列包括K个扇区，所述响应端包括N个第二天线阵列，每个所述第二天线阵列包括J个扇区，其中M、N、K、J均为大于0的正整数，所述方法包括：
所述发起端同时采用每个所述第一天线阵列的K个扇区向所述响应端发送M*K个第一扇区扫描消息，所述第一扇区扫描消息中包括：发送所述第一扇区扫描消息的第一天线阵列标识、以及发送所述第一扇区扫描消息的扇区标识；
所述发起端接收所述响应端的同时采用每个第二天线阵列的J个扇区发送的N*J个第二扇区扫描消息，所述第二扇区扫描消息包括：发送所述第二扇区扫描消息的第二天线阵列标识、每个所述第一天线阵列中最佳扇区的标识、以及发送所述第二扇区扫描消息的扇区标识；
所述发起端根据所述N*J个第二扇区扫描消息确定每个所述第二天线阵列的最佳扇区，并向所述响应端发送第二扇区扫描反馈消息，所述第二扇区扫描反馈消息包括：每个所述第二天线阵列中最佳扇区的标识；
所述发起端接收所述响应端同时采用每个所述第二天线阵列的最佳扇区发送的预设个数的第一训练消息，并根据所述第一训练消息确定所述发起端和所述响应端之间的最佳波束组合。
可选地，所述发起端根据所述N*J个第二扇区扫描消息确定每个所述第二天线阵列的最佳扇区，包括：
所述发起端根据所述N*J个第二扇区扫描消息确定所述响应端每个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息；
所述发起端根据每个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第二天线阵列的最佳扇区。
可选地，所述发起端根据所述N个第二扇区扫描消息确定所述响应端每个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息，包括：
所述发起端根据每个所述第一天线阵列收到的N*J个所述第二扇区扫描消息，确定每个所述第一天线阵列对应的N个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息；相应地，
所述发起端根据每个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第二天线阵列的最佳扇区，包括：
所述发起端根据每个所述第一天线阵列对应的N个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第一天线阵列对应的每个所述第二天线阵列的最佳扇区。
可选地，所述发起端根据所述第一训练消息确定所述发起端和所述响应端之间的最佳波束组合，包括：
所述发起端根据所述第一训练消息确定每个所述第一天线阵列与每个所述第二天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息；
所述发起端根据每个所述第一天线阵列与每个所述第二天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息，确定每个所述第一天线阵列和每个所述第二天线阵列之间的最佳波束组合。
可选地，所述第一训练消息包括：所述发起端要用的扇区数、所述响应端需要的扇区数、以及所述响应端确定的最大接收天线权重向量。
本发明实施例第二方面提供一种基于MIMO天线的波束训练方法，所述方法应用于MIMO通信系统，所述系统包括：发起端和响应端，所述发起端包括M个第一天线阵列，每个所述第一天线阵列包括K个扇区，所述响应端包括N个第二天线阵列，每个所述第二天线阵列包括J个扇区，其中M、N、K、J均为大于0的正整数，所述方法包括：
所述响应端接收所述发起端同时采用每个所述第一天线阵列的K个扇区发送的M*K个第一扇区扫描消息，所述第一扇区扫描消息中包括：发送所述第一扇区扫描消息的第一天线阵列标识、以及发送所述第一扇区扫描消息的扇区标识；
所述响应端根据所述M*K个第一扇区扫描消息确定每个所述第一天线阵列的最佳扇区；
所述响应端同时采用每个所述第二天线阵列的J个扇区向所述发起端发送N*J个第二扇区扫描消息，所述第二扇区扫描消息包括：发送所述第二扇区扫描消息的第二天线阵列标识、每个所述第一天线阵列中最佳扇区的标识、以及发送所述第二扇区扫描消息的扇区标识；
所述响应端接收所述发起端发送的第二扇区扫描反馈消息，所述第二扇区扫描反馈消息包括：每个所述第二天线阵列中最佳扇区的标识；
所述响应端同时采用每个所述第二天线阵列的最佳扇区向所述发起端发送预设个数的第一训练消息，所述第一训练消息用于确定所述发起端和所述响应端之间的最佳波束组合。
可选地，所述响应端根据所述M*K个第一扇区扫描消息确定每个所述第一天线阵列的最佳扇区，包括：
所述响应端根据所述M*K个第一扇区扫描消息确定每个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息；
所述响应端根据每个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第一天线阵列的最佳扇区。
可选地，所述响应端根据M个所述第一扇区扫描消息确定所述发起端每个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息，包括：
所述响应端根据每个所述第二天线阵列接收到的M*K个所述第一扇区扫描消息，确定每个第二天线阵列对应的M个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息；相应地，
所述响应端根据每个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第一天线阵列的最佳扇区，包括：
所述响应端根据每个第二天线阵列对应的M个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个第二天线阵列对应的每个所述第一天线阵列的最佳扇区。
可选地，所述响应端同时采用每个所述第二天线阵列的最佳扇区向所述发起端发送预设个数的第一训练消息之后，还包括：
所述响应端接收所述发起端同时采用每个所述第一天线阵列的最佳扇区发送的预设个数的第二训练消息；
所述响应端根据所述第二训练消息确定所述响应端和所述发起端之间的最佳波束组合。
可选地，所述响应端根据所述第二训练消息确定所述响应端和所述发起端之间的最佳波束组合，包括：
所述响应端根据所述第二训练消息确定每个所述第二天线阵列与每个所述第一天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息；
所述响应端根据每个所述第二天线阵列与每个所述第一天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息，确定每个所述第二天线阵列和每个所述第一天线阵列之间的最佳波束组合。
可选地，所述第二训练消息包括：所述发起端要用的扇区数、所述响应端需要的扇区数、以及所述发起端确定的最大接收天线权重向量。
本发明实施例第三方面提供一种基于MIMO天线的波束训练装置，所述装置包括用于执行上述第一方面以及第一方面的各种实现方式所提供的方法的模块或手段(means)。
本发明实施例第四方面提供一种基于MIMO天线的波束训练装置，所述装置包括用于执行上述第二方面以及第二方面的各种实现方式所提供的方法的模块或手段(means)。
本发明实施例第五方面提供一种基于MIMO天线的波束训练装置，所述装置包括处理器和存储器，存储器用于存储程序，处理器调用存储器存储的程序，以执行本申请第一方面提供的方法。
本发明实施例第六方面提供一种基于MIMO天线的波束训练装置，所述装置包括处理器和存储器，存储器用于存储程序，处理器调用存储器存储的程序，以执行本申请第二方面提供的方法。
本发明实施例第七方面提供一种基于MIMO天线的波束训练装置，包括用于执行以上第一方面的方法的至少一个处理元件(或芯片)。
本发明实施例第八方面提供一种基于MIMO天线的波束训练装置，包括用于执行以上第二方面的方法的至少一个处理元件(或芯片)。
本发明实施例提供的基于MIMO天线的波束训练方法及装置中，发起端的M个第一天线阵列的M*K个扇区同步向响应端发送扇区扫描消息、训练消息等，响应端的N个第二天线阵列的N*J个扇区也同步向发起端发送扇区扫描消息、训练消息等，大大缩短了波束训练时间，且实现了波束训练时间不受天线阵列的个数影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于MIMO天线的波束训练方法的应用场景示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练方法流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练方法中帧结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练方法中另一帧结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练方法中另一帧结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练方法中另一帧结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练方法中一种波束组合示意图；
图8为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练方法中另一种波束组合示意图；
图9为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练方法中另一种波束组合示意图；
图10为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练装置的结构示意图；
图11为本发明实施例提供的另一种基于MIMO天线的波束训练装置的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的另一种基于MIMO天线的波束训练装置的结构示意图。
具体实施方式
由于60吉赫兹(GHz)频段的物理特性，要在电气和电子工程师协会(Institute ofElectrical and Electronics Engineers，简称IEEE)802.11ad标准中使用波束赋形(Beamforming，简称BF)。具体地，IEEE 802.11ad中采用定向天线使波束能量集中于某一方向，不仅仅减少了干扰，也提高了系统的性能。波束赋形是站点(STAs)为随后的传输获得足够的定向吉比特(Directional multi-gigabit，简称DMG)链路预算的机制。BF训练过程是双向的，即每个设备都有发送训练和接收训练。802.11ad规定的BF训练过程包括扇区级扫描(Sector Layer Sweep，简称SLS)和波束优化(Beam Refinement Protocol，简称BRP)两个阶段。扇区扫描阶段的目的是保证通信双方能构建起基础的控制物理层(Control PHY)。一般扇区扫描阶段完成发送BF训练；BRP阶段完成接收BF训练，以及收发两端天线权重向量(Antenna Weight Vector，简称AWV)的迭代优化配对。
在MIMO场景下如果沿用802.11ad的SLS训练步骤逐个发送和接收天线阵来进行SLS训练，需要消耗大量的时间，同样的问题在BRP训练过程中也会存在。为了缩短MIMO场景下毫米波通信系统的波束训练时间，本发明实施例提供一种与毫米波MIMO系统收发天线阵数目无关的波束训练方法。
图1为本发明实施例提供的基于MIMO天线的波束训练方法的应用场景示意图，本发明实施例可以适用于MIMO天线阵的波束训练。
图1所示的MIMO系统中，包括一个发起端和一个响应端，发起端包括M个第一天线阵列，每个所述第一天线阵列包括K个扇区(也包括K个波束)，所述响应端包括N个第二天线阵列，每个所述第二天线阵列包括J个扇区(也包括J个波束)，其中M、N、K、J均为大于0的正整数。
图1以发起端和响应端各包括2根天线为例，发起端包括：天线M-1T和天线M-2T，响应端包括：天线M-1R和天线M-2R。
发起端和响应端之间会在MIMO SLS阶段之前为了保持与11ad兼容同时保证建立基本(CPHY)物理层控制链路先进行传统的SLS训练(只采用一个天线阵列进行SLS训练)。
发起端的2个天线和响应端的2个天线之间可以存在四条传输链路，分别为1-1(M-1T和M-1R之间传输链路)、1-2(M-1T和M-2R之间的传输链路)、2-1(M-2T和M-1R之间的传输链路)和2-2(M-2T和M-2R之间的传输链路)。
在MIMO系统中，一个天线发送的信号可以被对侧所有的天线接收到；例如，M-1T的K个扇区依次发送一个SSW，该SSW帧通过可以被M-1R接收到，也可以被M-2R接收到。
发起端和响应端执行的内容基本类似，这里发起端可以是STA，发起端可以是接入点(AP)。
波束训练和数据传输的基本时间单位是信标间隔(Beacon Interval)，每个信标间隔将进一步划分为信标头间隔(Beacon Header Interval，简称BHI)和数据传输间隔(Data Transmission Interval，简称DTI)。
其中，BHI用来传输相关的管理和控制帧，完成数据传输前站点间沟通协商，BHI可以进一步分为信标传输间隔(Beacon Transmission Interval，简称BTI)、关联波束赋形训练(Association beamforming training，简称A-BFT)和通告传输间隔(AnnouncementTransmission Interval，简称ATI)。BTI和A-BFT一般用于进行传统的SLS，建立基本的Control PHY。ATI一般用于一些管理控制帧的传输。DTI用于实际数据的传输，按照信道的分配模式是轮询还是竞争可以分为服务周期(Service Period，SP)和基于竞争的接入周期(Contention Based Access Period，CBAP)。在每种信道的分配模式中，一般会在BTI中扇区级扫描的基础上进行进一步的波束优化，也就是进行BRP过程。在必要时，也可以在DTI进行扇区级扫描。
本发明实施例中，在ATI确定发起端和响应端都具有MIMO天线阵列后，在DTI阶段进行SLS MIMO训练和BRP MIMO训练。
图2为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练方法流程示意图，如图2所示，该方法包括：
S201、发起端同时采用每个第一天线阵列的K个扇区向响应端发送M*K个第一扇区扫描消息。即发起端的所有天线阵列同步发送扇区扫描消息。
每个第一扇区扫描消息中包括：发送该第一扇区扫描消息的第一天线阵列标识、以及发送该第一扇区扫描消息的扇区标识。
该第一扇区扫描消息可以由扇区扫描(Sector Sweep，简称SSW)帧携带。
响应端的天线阵列准全向接收M*K个第一扇区扫描消息。
S202、响应端根据M*K个第一扇区扫描消息确定每个第一天线阵列的最佳扇区。
确定出第一天线阵列对应的最佳扇区，也就确定出第一天线阵列的最佳发送波束。
S203、响应端的同时采用每个第二天线阵列的J个扇区向发起端发送N*J个第二扇区扫描消息。
该第二扇区扫描消息包括：发送该第二扇区扫描消息的第二天线阵列标识、每个第一天线阵列中最佳扇区的标识、以及发送该第二扇区扫描消息的扇区标识。
发起端的最佳扇区确认完成后，响应端的最佳扇区也需要确认，响应端在发送第二扇区扫描消息时，同时把确定每个第一天线阵列中最佳扇区的标识也发送给发起端。
可选地，第二扇区扫描消息可以由SSW反馈(SSW feedback)帧携带，即响应端只发送SSW feedback帧，也可以同时发送SSW帧和SSW feedback帧，在此不作限制。
发起端的天线准全向接收N*J个第二扇区扫描消息。
S204、发起端根据N*J个第二扇区扫描消息确定每个第二天线阵列的最佳扇区。
确定出第二天线阵列对应的最佳扇区，也就确定出第二天线阵列的最佳发送波束。
S205、发起端向响应端发送第二扇区扫描反馈消息。该第二扇区扫描反馈消息中包括：每个第二天线阵列的最佳扇区标识。
该第二扇区扫描反馈消息可以由SSW feedback帧携带。
S206、响应端向发起端发送扇区扫描确认消息。用以告知发起端收到了第二扇区扫描反馈消息。
扇区扫描确认消息可以携带在SSW确认(ACK)帧中。
S201-S206为SLS过程，在SLS过程中，发起端和响应端的天线阵列都确定了最佳扇区。接下来进入BRP阶段，当然，在某些场景下BRP阶段也可以作为可选阶段，即不一定要执行，具体可以通过提前预设实现，在此不作限制。
可选地，在SLS结束后，间隔预设时间段后开始BRP设置(BRP setup)，之后根据BRP设置进行BRP。
BRP设置可以是根据SSW Feedback帧、SSW ACK帧、或者BRP帧中的BRP请求域(Request Field)进行设置。具体可以是对下述内容进行设置：BRP阶段是否会执行下述一项或多项：多扇区ID检测(Multiple sector ID Detection，简称MID)、波束组合(BeamCombining，简称BC)和波束迭代优化。
S207、响应端采用N个第二天线阵列中每个第二天线阵列的最佳扇区分别向发起端发送预设个数的第一训练消息。
第一训练消息可以由BRP帧携带，可以预先约定发送接收扇区扫描(ReceiveSector Sweep，简称RXSS)长度(Length)个BRP帧。
每个第二天线阵列都会采用最佳扇区发送预设个数的训练消息，发起端的每个第一天线阵列都会采用需要接受训练的扇区逐个接收N个第二天线阵列所发送的所有第一训练消息。
S208、发起端根据接收到的第一训练消息确定最佳波束组合。
最佳波束组合用于指示发起端天线阵列中的波束与响应端天线阵列中的波束的最佳组合，最佳波束组合之间的物理控制链路是最佳链路。
S209、发起端采用M个第一天线阵列中每个第一天线阵列的最佳扇区分别向发起端发送预设个数的第二训练消息。
第二训练消息也由BRP帧携带，可以预先约定发送接收扇区扫描RXSS Length个BRP帧。
响应端的每个第二天线阵列都会采用需要接受训练的扇区逐个接收M个第一天线阵列所发送的所有第二训练消息。
S210、响应端根据接收到的第二训练消息确定响应端和发起端之间的最佳波束组合。
需要说明的是，上述第一训练消息和第二训练消息可以交互多次，进行优化训练，以便得到最佳波束组合。具体地，响应端除了用每个第二天线阵列的最佳扇区发送第一训练消息，还可以用次佳或者次次佳的扇区发送第一训练消息，同理，发起端也可以采用次佳或者次次佳的扇区发送第二训练消息，以便更好地选择最佳波束组合。
本实施例中，发起端的M个第一天线阵列的M*K个扇区同步向响应端发送扇区扫描消息、训练消息等，响应端的N个第二天线阵列的N*J个扇区也同步向发起端发送扇区扫描消息、训练消息等，大大缩短了波束训练时间，且实现了波束训练时间不受天线阵列的个数影响。
可选地，响应端根据M*K个第一扇区扫描消息确定每个第一天线阵列的最佳扇区，可以包括：响应端根据M*K个第一扇区扫描消息确定发起端每个第一天线阵列中各扇区的信道质量信息；响应端根据每个第一天线阵列中各扇区的信道质量信息确定每个第一天线阵列的最佳扇区。对于响应端不同的第二天线阵列，第一天线阵列中各天线阵列的最佳扇区不同。
类似地，发起端根据N*J个第二扇区扫描消息确定每个第二天线阵列的最佳扇区，可以包括：发起端根据N*J个第二扇区扫描消息确定响应端每个第二天线阵列中各扇区的信道质量信息；发起端根据每个第二天线阵列中各扇区的信道质量信息确定每个第二天线阵列的最佳扇区。对于发起端不同的第一天线阵列，第二天线阵列中各天线阵列的最佳扇区不同。
更具体地，响应端收到M*K个第一扇区扫描消息后，可以根据第一天线阵列的标识、扇区标识识别每个第一扇区扫描消息来自哪个第一天线阵列的哪个扇区，同时也可以根据第一扇区扫描消息估计得到发起端某个第一天线阵列的某个扇区到响应端某个第二天线阵列的MIMO增益、信噪比(SNR)等信道参数，进而根据这些信道参数估计出信道质量，可选地，根据SSW帧所在物理帧中的前导(preamble)，例如增强的定向吉比特信道估计域(Enhanced Directional multi-gigabit channel estimate field，简称EDMG-CEF)估计得到MIMO增益、SNR等信道参数。
其中，发起端每个第一天线阵列看到的每个第二天线阵列的最佳扇区不同。
具体地，发起端根据每个第一天线阵列收到的N*J个第二扇区扫描消息确定每个第一天线阵列对应的N个第二天线阵列中各扇区的信道质量信息，进而确定每个第一天线阵列对应的每个第二天线阵列的最佳扇区。
同理，响应端根据每个第二天线阵列收到的M*K个第一扇区扫描消息确定每个第二天线阵列对应的N个第一天线阵列中各扇区的信道质量信息，进而确定每个第一天线阵列对应的每个第二天线阵列的最佳扇区。
确定出的每个第一天线阵列的最佳扇区可以如表1所示，进而向发起端反馈是可以具体携带表1的内容：
表1
Figure BDA0001138933610000111
Figure BDA0001138933610000121
如表1所示，每个第一天线阵列包括K个扇区，分别记为S-1，……，S-K，响应端根据每个第二天线阵列接收的第一扇区扫描消息，确定出每个第二天线阵列对应的每个第一天线阵列的最佳扇区，表1中“best”表示最佳扇区，例如：第一天线阵列1的扇区S-1对于第二天线阵列1是最佳扇区；第一天线阵列M的扇区S-2对于第二天线阵列1是最佳扇区，在此不再赘述。
图3为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练方法中帧结构示意图。本发明实施例中对现有的SSW帧、BRP帧等根据需要进行扩展或修改。
SSW帧的结构如图3所示，包括：“帧控制(Frame Control)”字段、“时长(Duration)”字段、“接收端的地址(MAC address of the STA，简称RA)”字段、“发送端的地址(MAC address of the transmitter STA，简称TA)”字段、“SSW”字段、“SSW反馈(feedback)”字段、以及“帧校验序列(frame check sequence，简称FCS)”字段。
其中，“SSW”字段进一步包括：“方向(Direction)”子字段、“计数(count down，简称CDOWN)”子字段、“扇区标识(Sector ID)”子字段、“天线阵列标识(Antenna Array ID)”子字段、“RXSS长度”子字段以及“保留位”子字段。本实施例适用于MIMO场景，因此可以对“天线阵列标识”子字段进行扩展，假设毫米波通信系统最多支持8个接收天线阵列，“天线阵列标识”子字段扩展为3比特(bit)，但不以此为限，可以根据天线阵情况进行调整。
SSW帧用于发起扇区扫描时，例如S201中所用，“SSW反馈(feedback)”字段进一步包括：“发起站点扇区扫描(Initiator Sector Sweep，简称ISS)中的主扇区(totalSector)”子字段、“响应端天线阵列数(Number of RX antenna)”子字段、两个“保留位(reserverd)”子字段、“轮询请求(poll required)”子字段，其中，“响应端天线阵列数”子字段用于指示响应端的天线阵列数，假设毫米波通信系统最多支持8个接收天线阵列，因此需要将“响应端天线阵列数”子字段的指示位扩展为3bits来指示，但不以此为限，可以根据天线阵情况进行调整。
图4为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练方法中另一帧结构示意图。
如图4所示，SSW帧用于反馈最佳扇区时，例如S203中所用，“SSW反馈(feedback)”字段进一步包括：n个“天线阵列”子字段，n可以等于N或M，根据反馈对象决定，如果是响应端向发起端反馈，n为M。每个“天线阵列”子字段还可以包括：“扇区选择”区域、“天线阵列选择”区域、“SNR报告(SNR report)”区域、“保留位”区域，其中，“扇区选择”区域用于携带最佳扇区的标识，“SNR反馈”区域用于指示最佳扇区对应的SNR信息。
类似地，发起端接收到N个第二扇区扫描消息后，可以根据第二天线阵列的标识识别每个第二扇区扫描消息来自哪个第二天线阵列，同时也可以根据第二扇区扫描消息估计得到响应端到发起端的MIMO增益、SNR等信道参数，进而根据这些信道参数估计出信道质量。可选地，根据SSW帧所在物理帧中的前导(preamble)，例如EDMG-CEF估计得到MIMO增益、SNR等信道参数。
确定出的每个第二天线阵列的最佳扇区可以如表1所示，进而向响应端反馈是可以具体携带表2的内容：
表2
Figure BDA0001138933610000131
Figure BDA0001138933610000141
如表2所示，每个第二天线阵列包括J个扇区，分别记为S-1，……，S-J，发起端根据每个第一天线阵列接收的第二扇区扫描消息，确定出每个第一天线阵列对应的每个第二天线阵列的最佳扇区，表2中“best”表示最佳扇区，例如：第二天线阵列1的扇区S-2对于第一天线阵列1是最佳扇区；第二天线阵列N的扇区S-2对于第一天线阵列1是最佳扇区，在此不再赘述。
图5为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练方法中另一帧结构示意图。
SSW feedback帧的结构如图5所示，包括：“帧控制”字段、“时长”字段、“RA”字段、“TA”字段、“SSW反馈(feedback)”字段、“BRP请求”字段、“波束成型链路维护(Beamformedlink maintenance)”字段以及“FCS”字段。
SSW feedback帧用于反馈最佳扇区时，例如S205中，“SSW反馈”字段与图4中SSW帧的“SSW反馈”字段类似，包括n个“天线阵列”子字段，n可以等于N或M，根据反馈对象决定，如果是响应端向发起端反馈，n为M。每个“天线阵列”子字段还可以包括：“扇区选择”区域、“天线阵列选择”区域、“SNR反馈”区域、“保留位”区域，其中，“扇区选择”区域用于携带最佳扇区的标识，“SNR反馈”区域用于指示最佳扇区对应的SNR信息。
图6为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练方法中另一帧结构示意图。
可选地，响应端发送的扇区扫描确认消息由SSW ACK帧携带，该SSW ACK帧的结构如图6所示，包括：“帧控制”字段、“时长”字段、“RA”字段、“TA”字段、“SSW反馈(feedback)”字段、“BRP请求(Request)”字段、“波束成型链路维护(Beamformed link maintenance)”字段以及“FCS”字段。
“BRP Request”字段用于指示BRP设置的相关信息。
参见图6，“BRP Request”字段包括：“L-RX”子字段、“TX-TRN(发送，transmit ortransmitter，简称TX)(训练域training，简称TRN)请求”子字段、“MID请求”子字段、“BC请求”子字段、“MID-授权(MID-grant)”子字段、“BC-授权(BC-grant)”子字段、“信道测量反馈元素(Channel Measurement Feedback elements，简称chan-FBCK-CAP)”子字段、“发送扇区标识”子字段、“其它AID”子字段、“发送天线阵列标识”子字段、“保留”子字段。
BRP帧中的“BRP Request”字段与图6中“BRP Request”字段的结构相同。
“chan-FBCK-CAP”子字段用来指示SNR值，“发送扇区标识”子字段和“发送天线阵列标识”子字段用来指示SNR值对应的扇区和天线阵列。每个天线阵列发送的BRP帧中这些字段的内容不同，分别表示此天线阵列在发起端扇区扫描阶段或响应端扇区扫描阶段所看到的天线阵列各个发送波束的SNR。
可选地，MIMO场景下，“BRP Request”字段中可以扩展多个“发送扇区标识”子字段、以及多个“发送天线阵列标识”子字段，以便于携带多个扇区的SNR对应的天线阵列、扇区。
假设毫米波通信系统所支持的MIMO通信场景最多支持8发8收的天线阵，可以将“发送天线阵列标识”子字段扩展为3bits，在此不作限制。
在BRP设置阶段，发起端和响应端可以根据SNR或者其他参数，在之前的SLS阶段训练结果中，确定出BC阶段需要使用的发送扇区数，发起端要用的扇区数记为Nbeam1，响应端要用的扇区数记为Nbeam2。
可选地，发起端根据接收到的第一训练消息确定最佳波束组合，包括：发起端根据接收到的第一训练消息，识别每个第一训练消息来自哪个第二天线阵列，并根据第一训练消息估计得到响应端到发起端的MIMO增益、SNR等信道参数，每个第一天线阵列都会收到所有第二天线阵列的最佳扇区发送的第一训练消息，可估算出发起端每个第一天线阵列看到的每个第二天线阵列的最佳扇区的信道质量。发起端根据第一天线阵列每个扇区看到的每个第二天线阵列的最佳扇区的信道质量，可以确定出发起端每个第一天线阵列的最佳接收波束，进而在响应端也确定出最佳接收波束后，再进行BC以确定每个第一天线阵列与每个第二天线阵列之间的最佳波束组合。
具体地，发起端根据每个第一天线阵列的各波束与第二天线阵列的各波束之间的信道质量，确定最佳波束组合。
可选地，某个第一天线阵列中哪个波束接收到某个第二天线阵列的最佳扇区发送的第一训练消息获得的信道质量最佳，那么这个第一天线阵列中这个波束就是最佳接收波束。需要说明的是第一天线阵列的最佳接收波束和第二天线阵列的最佳发送波束组合起来并不一定是最佳波束组合，可以根据训练消息的多次交互确定最终的最佳波束组合。
需要说明的是，每个第一天线阵列需要的接收AWV(RX AWV)数目不同，发起端通过对比响应端各个第二天线阵列所需的RX AWV数目，从中选择最大的RX AWV告诉响应端。以确保发起端的Nbeam1个波束可以与响应端的Nbeam2个波束完成BC。
更具体地，第一训练消息中会携带：发起端要用的扇区数记为Nbeam1、响应端要用的扇区数记为Nbeam2以及发起端确定的最大RX AWV。其中，发起端要用的扇区数记为Nbeam1、响应端要用的扇区数记为Nbeam2可以由BRP帧中的增强接收波束训练域(ETRN-R)携带，不同第二天线阵列发送的ETRN-R之间相互正交。发起端也可以通过ETRN-R携带最佳接收波束的标识。
优化过程中，两个波束之间的信道质量可以通过公式：
Figure BDA0001138933610000161
计算获取，其中，Mr是响应端的天线阵列数目，Mt是发起端的天线阵列数目，IMr是Mt*Mr的单位矩阵，σ2为噪声的方差，P为接收信号的天线阵列的输出端的信号发射功率，H为复矩阵，hij为发送天线阵列i到接收天线阵列j的信道衰落系数(发起端确定最佳波束组合时，hij为第二天线阵列i到第一天线阵列j的信道衰落系数)。
Figure BDA0001138933610000162
为第一天线阵列的数目，N为第二天线阵列的数目。
发起端根据接收到的第一训练消息确定最佳波束组合之后，会将发起端确定的最佳波束组合反馈给响应端。
响应端根据接收到的第二训练消息确定最佳波束组合，包括：响应端根据接收到的第二训练消息，识别每个第二训练消息来自哪个第一天线阵列，并根据第二训练消息估计得到发起端到响应端的MIMO增益、SNR等信道参数，每个第二天线阵列的所有波束都会收到所有第一天线阵列的最佳扇区发送的第二训练消息，可估算出每个第二天线阵列的每个波束看到的每个第一天线阵列的最佳扇区的信道质量，响应端根据第二天线阵列的每个波束看到的每个第一天线阵列的最佳扇区的信道质量，可以确定出每个第二天线阵列的最佳接收波束，与发起端的波束进行BC再确定每个第一天线阵列与每个第二天线阵列之间的最佳波束组合。
响应端确定了最佳波束组合之后，会将响应端确定的最佳波束组合反馈给发起端。
其中，每个第二天线阵列需要的接收AWV(RX AWV)数目不同，响应端选择最大的RXAWV告诉发起端。
更具体地，第二消息中会携带：发起端要用的扇区数记为Nbeam1、响应端要用的扇区数记为Nbeam2以及响应端确定的最大RX AWV。
其中，发起端要用的扇区数记为Nbeam1、响应端要用的扇区数记为Nbeam2可以由BRP帧中的ETRN-R携带，不同第一天线阵列发送的ETRN-R之间相互正交。响应端也可以通过ETRN-R携带最佳接收波束的标识。
优化过程中，同样可以采用公式
Figure BDA0001138933610000171
计算获取波束间的信道质量。其中，hij为发送天线阵列i到接收天线阵列j的信道衰落系数(响应端确定最佳波束组合时，hij为第一天线阵列i到第二天线阵列j的信道衰落系数)。
发起端和响应端都确定了最佳波束组合后，也就可以得到发起端和响应端之间的最佳链路，进而可以按照最佳链路建立物理控制链路。
进一步地，S201之前，发起端和响应端之间先要建立基本传输链路，一般只用一个天线阵列建立基本传输链路。
基本传输链路建立完成后，发起端和响应端之间进行关联认证。
具体地，发起端向响应端发送关联认证请求消息，该关联认证请求消息可以由关联请求帧(Association request frame)携带，关联请求帧中可以增加“MIMO BF支持”位。该“MIMO BF支持”位用于指示发起端是否具有MIMO能力。响应端向发起端发送关联认证响应消息，具体可以由关联响应帧(Association response frame)携带，类似地，关联响应帧中也增加“MIMO BF支持”位用于指示响应端是否具有MIMO能力。
发起端和响应端关联认证成功后就可以进入上述SLS阶段了。
需要说明的是上述M和N可以相同也可以不同，K和J也可以相同或不同，在此不作限制。
进一步地，以不同的MIMO场景对上述方法实施例进行举例说明：
(一)2*2MIMO场景，即发起端和响应端均包含2个天线阵列。
图7为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练方法中一种波束组合示意图。
具体执行上述方法时：
发起端以定向的方式在2个第一天线阵列的的K个扇区上向响应端分别发送SSW帧，该SSW帧为前述实施例所示的扩展后的SSW帧。该SSW帧中携带发送该SSW帧的第一天线阵列的标识、以及发送该SSW帧的扇区的标识，即第一天线阵列1的扇区S-2发送的SSW帧就携带第一天线阵列1的标识以及扇区S-2的标识，第一天线阵列2的扇区S-10发送的SSW帧就携带第一天线阵列2的标识以及扇区S-10的标识。
响应端根据2*K个SSW帧确定这2个第一天线阵列的最佳扇区，并同时采用2个第二天线阵列的2*J个扇区向发起端发送2*J个SSW帧，该SSW帧中携带发送所述第二扇区扫描消息的第二天线阵列标识、每个所述第一天线阵列中最佳扇区的标识、以及发送所述第二扇区扫描消息的扇区标识。
发起端根据2*K个SSW帧确定这2个第二天线阵列的最佳扇区，并向响应端发送第二扇区扫描反馈消息，第二扇区扫描反馈消息包括：这2个第二天线阵列的最佳扇区的标识。
响应端同时采用这2个第二天线阵列的最佳扇区向发起端发送预设个数的第一训练消息(BRP帧)。
发起端根据第一训练消息可以得到发起端和响应端之间的4组最佳波束组合。如图7所示，以发起端和响应端的每个天线阵列包括4个波束为例，假设第二天线阵列1的最佳扇区对应波束R21-3，第一天线阵列1的波束R11-3接收R21-3发送的第一训练消息得到的信道质量最佳，那么R21-3和R11-3为一组最佳波束组合，同理如图7还可以得到“R21-3和R12-3”、“R22-3和R11-3”以及“R22-3和R12-3”3组最佳波束组合。
发起端同时采用两个第一天线阵列的最佳扇区向响应端发送第二训练消息，响应端采用与发起端同样的方法也可以得到4组最佳波束组合。响应端确定的最佳波束组合一般与发起端确定的最佳波束组合相同。
进而可以得到4条最佳链路。
(二)4*4MIMO场景，即发起端和响应端均包含4个天线阵列。
图8为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练方法中另一种波束组合示意图。
其执行方法与前述实施例类似，发起端根据响应端发送的第一训练消息可以得到16组最佳波束组合。同理，响应端也可以根据第二训练消息得到16组最佳波束组合。
如图8所示，每个第一天线阵列中最佳扇区对应的波束，分别与4个第二天线阵列中每个第二天线阵列的一个波束得到最佳波束组合，依次类推，得到16组最佳波束组合，进而也得到16条最佳链路。
(三)8*8MIMO场景，即发起端和响应端均包含8个天线阵列。
图9为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练方法中另一种波束组合示意图。
其执行方法与前述实施例类似，发起端根据响应端发送的第一训练消息可以得到64组最佳波束组合。同理，响应端也可以根据第二训练消息得到64组最佳波束组合。
如图9所示，每个第一天线阵列中最佳扇区对应的波束，分别与8个第二天线阵列中每个第二天线阵列的一个波束得到最佳波束组合，依次类推，得到64组最佳波束组合，进而也得到64条最佳链路。
图10为本发明实施例提供的一种基于MIMO天线的波束训练装置的结构示意图，该装置集成于前述发起端中，如图10所示，该装置包括：处理器101、存储器102、接口电路103和总线104。
处理器101、存储器102和接口电路103通过总线104连接并完成相互间的通信。处理器101通过接口电路103接收或发送消息。
其中，存储器102中存储一组程序代码，处理器101调用存储器102中存储的程序代码，执行以下操作：
同时采用每个所述第一天线阵列的K个扇区向所述响应端发送M*K个第一扇区扫描消息，所述第一扇区扫描消息中包括：发送所述第一扇区扫描消息的第一天线阵列标识、以及发送所述第一扇区扫描消息的扇区标识；
根据所述N*J个第二扇区扫描消息确定每个所述第二天线阵列的最佳扇区，并向所述响应端发送第二扇区扫描反馈消息，所述第二扇区扫描反馈消息包括：每个所述第二天线阵列中最佳扇区的标识；
接收所述响应端同时采用每个所述第二天线阵列的最佳扇区发送的预设个数的第一训练消息，并根据所述第一训练消息确定所述发起端和所述响应端之间的最佳波束组合。
进一步地，处理器101具体用于根据所述N*J个第二扇区扫描消息确定所述响应端每个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息；根据每个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第二天线阵列的最佳扇区。
可选地，处理器101具体用于根据每个所述第一天线阵列收到的N*J个所述第二扇区扫描消息，确定每个所述第一天线阵列对应的N个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息；根据每个所述第一天线阵列对应的N个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第一天线阵列对应的每个所述第二天线阵列的最佳扇区。
可选地，处理器101具体用于根据所述第一训练消息确定每个所述第一天线阵列与每个所述第二天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息；根据每个所述第一天线阵列与每个所述第二天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息，确定每个所述第一天线阵列和每个所述第二天线阵列之间的最佳波束组合。
可选地，第一训练消息包括：所述发起端要用的扇区数、所述响应端需要的扇区数、以及所述响应端确定的最大接收天线权重向量。
该装置的实现原理和技术效果与前述方法实施例类似，在此不再赘述。
响应端的实体结构与发起端类似，图10所述的装置也可以集成于响应端中。
参加图10，调用存储器102中存储的程序代码，执行以下操作：
接收所述发起端同时采用每个所述第一天线阵列的K个扇区发送的M*K个第一扇区扫描消息，所述第一扇区扫描消息中包括：发送所述第一扇区扫描消息的第一天线阵列标识、以及发送所述第一扇区扫描消息的扇区标识；
根据所述M*K个第一扇区扫描消息确定每个所述第一天线阵列的最佳扇区；
同时采用每个所述第二天线阵列的J个扇区向所述发起端发送N*J个第二扇区扫描消息，所述第二扇区扫描消息包括：发送所述第二扇区扫描消息的第二天线阵列标识、每个所述第一天线阵列中最佳扇区的标识、以及发送所述第二扇区扫描消息的扇区标识；
接收所述发起端发送的第二扇区扫描反馈消息，所述第二扇区扫描反馈消息包括：每个所述第二天线阵列中最佳扇区的标识；
同时采用每个所述第二天线阵列的最佳扇区向所述发起端发送预设个数的第一训练消息，所述第一训练消息用于确定所述发起端和所述响应端之间的最佳波束组合。
可选地，处理器101具体用于根据所述M*K个第一扇区扫描消息确定每个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息；根据每个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第一天线阵列的最佳扇区。
可选地，处理器101具体用于根据每个所述第二天线阵列接收到的M*K个所述第一扇区扫描消息，确定每个第二天线阵列对应的M个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息；根据每个第二天线阵列对应的M个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个第二天线阵列对应的每个所述第一天线阵列的最佳扇区。
可选地，处理器101还用于接收所述发起端同时采用每个所述第一天线阵列的最佳扇区发送的预设个数的第二训练消息；根据所述第二训练消息确定所述响应端和所述发起端之间的最佳波束组合。
进一步地，处理器101具体用于根据所述第二训练消息确定每个所述第二天线阵列与每个所述第一天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息；根据每个所述第二天线阵列与每个所述第一天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息，确定每个所述第二天线阵列和每个所述第一天线阵列之间的最佳波束组合。
可选地，所述第二训练消息包括：所述发起端要用的扇区数、所述响应端需要的扇区数、以及所述发起端确定的最大接收天线权重向量。
该装置的实现原理和技术效果与前述方法实施例类似，在此不再赘述。
图11为本发明实施例提供的另一种基于MIMO天线的波束训练装置的结构示意图，该装置可以集成于前述发起端中，如图11所示，该装置包括：发送模块111、接收模块112、确定模块113，其中：
发送模块111，同时采用每个所述第一天线阵列的K个扇区向所述响应端发送M*K个第一扇区扫描消息，所述第一扇区扫描消息中包括：发送所述第一扇区扫描消息的第一天线阵列标识、以及发送所述第一扇区扫描消息的扇区标识。
接收模块112，接收所述响应端的同时采用每个第二天线阵列的J个扇区发送的N*J个第二扇区扫描消息，所述第二扇区扫描消息包括：发送所述第二扇区扫描消息的第二天线阵列标识、每个所述第一天线阵列中最佳扇区的标识、以及发送所述第二扇区扫描消息的扇区标识。
确定模块113，根据所述N*J个第二扇区扫描消息确定每个所述第二天线阵列的最佳扇区。
发送模块111，用于向所述响应端发送第二扇区扫描反馈消息，所述第二扇区扫描反馈消息包括：每个所述第二天线阵列中最佳扇区的标识。
接收模块112还用于接收所述响应端同时采用每个所述第二天线阵列的最佳扇区发送的预设个数的第一训练消息。
确定模块113，根据所述第一训练消息确定所述发起端和所述响应端之间的最佳波束组合。
可选地，确定模块113，具体用于根据所述N*J个第二扇区扫描消息确定所述响应端每个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息；根据每个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第二天线阵列的最佳扇区。
进一步地，确定模块113，具体用于根据每个所述第一天线阵列收到的N*J个所述第二扇区扫描消息，确定每个所述第一天线阵列对应的N个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息；根据每个所述第一天线阵列对应的N个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第一天线阵列对应的每个所述第二天线阵列的最佳扇区。
可选地，确定模块113，具体用于根据所述第一训练消息确定每个所述第一天线阵列与每个所述第二天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息；根据每个所述第一天线阵列与每个所述第二天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息，确定每个所述第一天线阵列和每个所述第二天线阵列之间的最佳波束组合。
可选地，所述第一训练消息包括：所述发起端要用的扇区数、所述响应端需要的扇区数、以及所述响应端确定的最大接收天线权重向量。
可选地，发送模块111，还用于向响应端发送第二训练消息，以便响应端确定最佳波束组合。
该装置的实现原理和技术效果与前述方法实施例类似，在此不再赘述。
图12为本发明实施例提供的另一种基于MIMO天线的波束训练装置的结构示意图，该装置可以集成于前述响应端中，如图12所示，该装置包括：接收模块121、确定模块122、以及发送模块123，其中，
接收模块121，用于接收所述发起端同时采用每个所述第一天线阵列的K个扇区发送的M*K个第一扇区扫描消息，所述第一扇区扫描消息中包括：发送所述第一扇区扫描消息的第一天线阵列标识、以及发送所述第一扇区扫描消息的扇区标识。
确定模块122，用于根据所述M*K个第一扇区扫描消息确定每个所述第一天线阵列的最佳扇区。
发送模块123，用于同时采用每个所述第二天线阵列的J个扇区向所述发起端发送N*J个第二扇区扫描消息，所述第二扇区扫描消息包括：发送所述第二扇区扫描消息的第二天线阵列标识、每个所述第一天线阵列中最佳扇区的标识、以及发送所述第二扇区扫描消息的扇区标识。
接收模块121，还用于接收所述发起端发送的第二扇区扫描反馈消息，所述第二扇区扫描反馈消息包括：每个所述第二天线阵列中最佳扇区的标识。
发送模块123，还用于同时采用每个所述第二天线阵列的最佳扇区向所述发起端发送预设个数的第一训练消息，所述第一训练消息用于确定所述发起端和所述响应端之间的最佳波束组合。
可选地，确定模块122，具体用于根据所述M*K个第一扇区扫描消息确定每个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息；根据每个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第一天线阵列的最佳扇区。
进一步地，确定模块122，具体用于根据每个所述第二天线阵列接收到的M*K个所述第一扇区扫描消息，确定每个第二天线阵列对应的M个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息；根据每个第二天线阵列对应的M个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个第二天线阵列对应的每个所述第一天线阵列的最佳扇区。
可选地，接收模块121，还用于接收所述发起端同时采用每个所述第一天线阵列的最佳扇区发送的预设个数的第二训练消息；相应地，确定模块122，根据所述第二训练消息确定所述响应端和所述发起端之间的最佳波束组合。
其中，确定模块122，根据所述第二训练消息确定每个所述第二天线阵列与每个所述第一天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息；根据每个所述第二天线阵列与每个所述第一天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息，确定每个所述第二天线阵列和每个所述第一天线阵列之间的最佳波束组合。
可选地，所述第二训练消息包括：所述发起端要用的扇区数、所述响应端需要的扇区数、以及所述发起端确定的最大接收天线权重向量。
该装置的实现原理和技术效果与前述方法实施例类似，在此不再赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，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。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
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存在，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，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：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。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (22)

1.一种基于MIMO天线的波束训练方法，其特征在于，所述方法应用于MIMO通信系统，所述系统包括：发起端和响应端，所述发起端包括M个第一天线阵列，每个所述第一天线阵列包括K个扇区，所述响应端包括N个第二天线阵列，每个所述第二天线阵列包括J个扇区，其中M、N、K、J均为大于0的正整数，所述方法包括：
所述发起端同时采用每个所述第一天线阵列的K个扇区向所述响应端发送M*K个第一扇区扫描消息，所述第一扇区扫描消息中包括：发送所述第一扇区扫描消息的第一天线阵列标识、以及发送所述第一扇区扫描消息的扇区标识；
所述发起端接收所述响应端的同时采用每个第二天线阵列的J个扇区发送的N*J个第二扇区扫描消息，所述第二扇区扫描消息包括：发送所述第二扇区扫描消息的第二天线阵列标识、每个所述第一天线阵列中最佳扇区的标识、以及发送所述第二扇区扫描消息的扇区标识；
所述发起端根据所述N*J个第二扇区扫描消息确定每个所述第二天线阵列的最佳扇区，并向所述响应端发送第二扇区扫描反馈消息，所述第二扇区扫描反馈消息包括：每个所述第二天线阵列中最佳扇区的标识；
所述发起端接收所述响应端同时采用每个所述第二天线阵列的最佳扇区发送的预设个数的第一训练消息，并根据所述第一训练消息确定所述发起端和所述响应端之间的最佳波束组合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发起端根据所述N*J个第二扇区扫描消息确定每个所述第二天线阵列的最佳扇区，包括：
所述发起端根据所述N*J个第二扇区扫描消息确定所述响应端每个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息；
所述发起端根据每个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第二天线阵列的最佳扇区。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发起端根据所述N个第二扇区扫描消息确定所述响应端每个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息，包括：
所述发起端根据每个所述第一天线阵列收到的N*J个所述第二扇区扫描消息，确定每个所述第一天线阵列对应的N个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息；相应地，
所述发起端根据每个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第二天线阵列的最佳扇区，包括：
所述发起端根据每个所述第一天线阵列对应的N个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第一天线阵列对应的每个所述第二天线阵列的最佳扇区。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发起端根据所述第一训练消息确定所述发起端和所述响应端之间的最佳波束组合，包括：
所述发起端根据所述第一训练消息确定每个所述第一天线阵列与每个所述第二天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息；
所述发起端根据每个所述第一天线阵列与每个所述第二天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息，确定每个所述第一天线阵列和每个所述第二天线阵列之间的最佳波束组合。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一训练消息包括：所述发起端要用的扇区数、所述响应端需要的扇区数、以及所述响应端确定的最大接收天线权重向量。
6.一种基于MIMO天线的波束训练方法，其特征在于，所述方法应用于MIMO通信系统，所述系统包括：发起端和响应端，所述发起端包括M个第一天线阵列，每个所述第一天线阵列包括K个扇区，所述响应端包括N个第二天线阵列，每个所述第二天线阵列包括J个扇区，其中M、N、K、J均为大于0的正整数，所述方法包括：
所述响应端接收所述发起端同时采用每个所述第一天线阵列的K个扇区发送的M*K个第一扇区扫描消息，所述第一扇区扫描消息中包括：发送所述第一扇区扫描消息的第一天线阵列标识、以及发送所述第一扇区扫描消息的扇区标识；
所述响应端根据所述M*K个第一扇区扫描消息确定每个所述第一天线阵列的最佳扇区；
所述响应端同时采用每个所述第二天线阵列的J个扇区向所述发起端发送N*J个第二扇区扫描消息，所述第二扇区扫描消息包括：发送所述第二扇区扫描消息的第二天线阵列标识、每个所述第一天线阵列中最佳扇区的标识、以及发送所述第二扇区扫描消息的扇区标识；
所述响应端接收所述发起端发送的第二扇区扫描反馈消息，所述第二扇区扫描反馈消息包括：每个所述第二天线阵列中最佳扇区的标识；
所述响应端同时采用每个所述第二天线阵列的最佳扇区向所述发起端发送预设个数的第一训练消息，所述第一训练消息用于确定所述发起端和所述响应端之间的最佳波束组合。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述响应端根据所述M*K个第一扇区扫描消息确定每个所述第一天线阵列的最佳扇区，包括：
所述响应端根据所述M*K个第一扇区扫描消息确定每个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息；
所述响应端根据每个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第一天线阵列的最佳扇区。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述响应端根据M个所述第一扇区扫描消息确定所述发起端每个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息，包括：
所述响应端根据每个所述第二天线阵列接收到的M*K个所述第一扇区扫描消息，确定每个第二天线阵列对应的M个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息；相应地，
所述响应端根据每个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第一天线阵列的最佳扇区，包括：
所述响应端根据每个第二天线阵列对应的M个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个第二天线阵列对应的每个所述第一天线阵列的最佳扇区。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述响应端同时采用每个所述第二天线阵列的最佳扇区向所述发起端发送预设个数的第一训练消息之后，还包括：
所述响应端接收所述发起端同时采用每个所述第一天线阵列的最佳扇区发送的预设个数的第二训练消息；
所述响应端根据所述第二训练消息确定所述响应端和所述发起端之间的最佳波束组合。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述响应端根据所述第二训练消息确定所述响应端和所述发起端之间的最佳波束组合，包括：
所述响应端根据所述第二训练消息确定每个所述第二天线阵列与每个所述第一天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息；
所述响应端根据每个所述第二天线阵列与每个所述第一天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息，确定每个所述第二天线阵列和每个所述第一天线阵列之间的最佳波束组合。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第二训练消息包括：所述发起端要用的扇区数、所述响应端需要的扇区数、以及所述发起端确定的最大接收天线权重向量。
12.一种基于MIMO天线的波束训练装置，其特征在于，所述装置应用于MIMO通信系统，所述系统包括：发起端和响应端，所述发起端包括M个第一天线阵列，每个所述第一天线阵列包括K个扇区，所述响应端包括N个第二天线阵列，每个所述第二天线阵列包括J个扇区，其中M、N、K、J均为大于0的正整数，所述装置集成于所述发起端中，所述装置包括：存储器和处理器；
所述存储器用于存储程序代码，所述处理器用于调用所述存储器中的程序代码执行下述操作：
同时采用每个所述第一天线阵列的K个扇区向所述响应端发送M*K个第一扇区扫描消息，所述第一扇区扫描消息中包括：发送所述第一扇区扫描消息的第一天线阵列标识、以及发送所述第一扇区扫描消息的扇区标识；
根据N*J个第二扇区扫描消息确定每个所述第二天线阵列的最佳扇区，并向所述响应端发送第二扇区扫描反馈消息，所述第二扇区扫描反馈消息包括：每个所述第二天线阵列中最佳扇区的标识；其中，所述第二扇区扫描消息包括：发送所述第二扇区扫描消息的第二天线阵列标识、每个所述第一天线阵列中最佳扇区的标识、以及发送所述第二扇区扫描消息的扇区标识；
接收所述响应端同时采用每个所述第二天线阵列的最佳扇区发送的预设个数的第一训练消息，并根据所述第一训练消息确定所述发起端和所述响应端之间的最佳波束组合。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述处理器，具体用于根据所述N*J个第二扇区扫描消息确定所述响应端每个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息；根据每个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第二天线阵列的最佳扇区。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述处理器，具体用于根据每个所述第一天线阵列收到的N*J个所述第二扇区扫描消息，确定每个所述第一天线阵列对应的N个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息；
根据每个所述第一天线阵列对应的N个所述第二天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第一天线阵列对应的每个所述第二天线阵列的最佳扇区。
15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述处理器，具体用于根据所述第一训练消息确定每个所述第一天线阵列与每个所述第二天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息；根据每个所述第一天线阵列与每个所述第二天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息，确定每个所述第一天线阵列和每个所述第二天线阵列之间的最佳波束组合。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第一训练消息包括：所述发起端要用的扇区数、所述响应端需要的扇区数、以及所述响应端确定的最大接收天线权重向量。
17.一种基于MIMO天线的波束训练装置，其特征在于，所述装置应用于MIMO通信系统，所述系统包括：发起端和响应端，所述发起端包括M个第一天线阵列，每个所述第一天线阵列包括K个扇区，所述响应端包括N个第二天线阵列，每个所述第二天线阵列包括J个扇区，其中M、N、K、J均为大于0的正整数，所述装置集成于所述响应端中，所述装置包括：存储器和处理器；
所述存储器用于存储程序代码，所述处理器用于调用所述存储器中的程序代码执行下述操作：
接收所述发起端同时采用每个所述第一天线阵列的K个扇区发送的M*K个第一扇区扫描消息，所述第一扇区扫描消息中包括：发送所述第一扇区扫描消息的第一天线阵列标识、以及发送所述第一扇区扫描消息的扇区标识；
根据所述M*K个第一扇区扫描消息确定每个所述第一天线阵列的最佳扇区；
同时采用每个所述第二天线阵列的J个扇区向所述发起端发送N*J个第二扇区扫描消息，所述第二扇区扫描消息包括：发送所述第二扇区扫描消息的第二天线阵列标识、每个所述第一天线阵列中最佳扇区的标识、以及发送所述第二扇区扫描消息的扇区标识；
接收所述发起端发送的第二扇区扫描反馈消息，所述第二扇区扫描反馈消息包括：每个所述第二天线阵列中最佳扇区的标识；
同时采用每个所述第二天线阵列的最佳扇区向所述发起端发送预设个数的第一训练消息，所述第一训练消息用于确定所述发起端和所述响应端之间的最佳波束组合。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述处理器，具体用于根据所述M*K个第一扇区扫描消息确定每个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息；根据每个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个所述第一天线阵列的最佳扇区。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述处理器，具体用于根据每个所述第二天线阵列接收到的M*K个所述第一扇区扫描消息，确定每个第二天线阵列对应的M个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息；根据每个第二天线阵列对应的M个所述第一天线阵列中各扇区的信道质量信息，确定每个第二天线阵列对应的每个所述第一天线阵列的最佳扇区。
20.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述处理器，还用于接收所述发起端同时采用每个所述第一天线阵列的最佳扇区发送的预设个数的第二训练消息；根据所述第二训练消息确定所述响应端和所述发起端之间的最佳波束组合。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述处理器，具体用于根据所述第二训练消息确定每个所述第二天线阵列与每个所述第一天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息；根据每个所述第二天线阵列与每个所述第一天线阵列的最佳扇区之间的信道质量信息，确定每个所述第二天线阵列和每个所述第一天线阵列之间的最佳波束组合。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述第二训练消息包括：所述发起端要用的扇区数、所述响应端需要的扇区数、以及所述发起端确定的最大接收天线权重向量。
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