CN108736947B - 信号传输方法、相关设备及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种信号传输方法、相关装置及系统。所述方法可包括：通过Nτ个天线发射用于波束优化的数据包，Nτ是正整数，每一个天线发射的所述数据包均包括所述天线发射的用于信道估计的训练序列；所述训练序列包括M个长度相同的子序列，M是正整数；其中：同一个天线发射的训练序列中，各个数据块的自相关之和为零，全部的两个相邻数据块之间的互相关之和为零；任意2个天线分别发射的训练序列中，全部的对应相同序列号的两个数据块之间的互相关之和为零，全部的对应相邻序列号的两个数据块之间的互相关之和为零。上述方案可满足不同应用场景下利用波束成形训练序列进行准确信道估计的需求。

Description

信号传输方法、相关设备及系统
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及信号传输方法、相关设备及系统。
背景技术
通信系统可应用波束成形(Beamforming)技术提高通信性能。波束成形技术需要明确知道信道状态信息，接收端需要将完整的信道状态信息反馈给发射端。在传统的波束成形的训练过中，发射端向接收端发送一个或多个波束成形训练序列。然后，接收端利用接收到的训练序列估计信道特性，并将信道估计结果返回至发射端。最后，发射端根据接收端返回的信道估计估计结果调整发射天线配置。
从相关文献来看，就波束训练而言，大多以检测信道质量为目的，所用训练序列均用于信道估计。
1986年，Scott Foster在文献“Impulse Response Measurement using GolayCodes”,Proc.Of IEEE ICASSP,1986中提出利用二元Golay互补序列的自相关互补特性，通过简单的时域相关运算计算得到信道的时域单位冲击响应。基于Golay互补序列的时域信道估计的基本原理是利用一对Golay互补对非周期自相关累加旁瓣为零的特点，获得信道时延各径的信道响应。采用Golay互补序列的时域信道估计具有信道估计实现简单的最大优点，接收端只需要在接收到两个Golay互补序列的基础上，采用两个相关器执行相关运算后累加相关运算结果即可得到各径信道增益。
2008年，Ryota Kimura和Ryuhei Funada等在文献“Golay Sequence AidedChannel Estimation for Millimeter-wave WPAN Systems”,in Proc.Of IEEE PIMRC2008中讨论了一种基于Golay序列的SISO信道估计方案，研究结果表明，基于Golay序列的信道估计能在毫米波段单载波通信系统中获得满意的信道估计性能，单载波传输条件下基于Golay序列的信道估计无论从性能还是硬件实现方面都优于Zadoff-Chu序列。在SISO条件下，基于Golay序列的单载波频域均衡(Single-carrier Frequency DomainEqualization，SC-FDE)性能在非视距衰落环境下与理想信道估计条件下的性能只差1.8dB，不失为一种能满足实际SISO系统应用要求的信道估计方案。
现有技术中，目前存在下面几种训练序列的设计方案。
(1)现有技术一：IEEE 802.11ad中的TRN field(波束训练字段)设计
在IEEE 802.11ad标准中，不仅使用Golay互补序列来做信道估计，而且用于进行波束(天线权重向量)训练，充分利用了Golay互补序列的自相关互补特性，即接收训练序列和发送训练序列的自相关等于信道冲激响应。
图1A-1C分别示出了IEEE802.11ad标准中采用的两个Golay互补序列(Ga128、Gb128)、波束优化数据帧(Beam Refinement Packet，BRP)的帧结构及TRN field的定义。
其中，IEEE 802.11ad中的波束训练字段TRN field由N(N<17，N是正整数)个TRN-Unit组成，其中每个TRN-Unit分为信道估计(Channel Estimation，CE)字段和T/R两部分，CE字段由8个长度为128的Golay互补序列(Ga128、Gb128)与其前后放置的循环前缀和循环后缀组成，可以满足72ns(128*0.57ns＝72ns)时延扩展范围内多径信道估计要求。每个T/R字段包含序列[Ga128-Gb128Ga128Gb128Ga128]，利用时域测量方法可以对信道进行粗略测量，也可以在频域对信道做出准确估计。
现有技术一的缺点：IEEE 802.11ad标准中，训练序列的设计仅针对于单天线下的信道测量，并未涉及MIMO多信道并行发送波束训练进行信道测量的设计,不能满足MIMO并行训练场景下的信道测量需求。因此在MIMO场景中无法计算出每种天线配置下所用波束的信道质量，进而无法在并行训练过程中得到发送天线和接收天线的最优天线配置。
(2)现有技术二：级联训练序列(可参考中国专利CN 101682377A)
具体的，施训端传输并发送至少一个级联训练序列，可选择性的使用多个方案调制训练序列后进行级联，将该级联序列发送至该一或多个受训端。所述训练序列可如图2所示，所述级联训练序列包括前导和多个已调制训练序列b-seq1，b-seq2，…，b-seqn。
现有技术二的缺点：仅仅解决了一对多条件下的波束训练问题，并不适合在多对多场景下进行信道估计。
发明内容
本申请提供了一种信号传输方法，可满足不同应用场景下利用波束成形训练序列进行准确信道估计的需求。
第一方面，本申请提供了一种信号传输方法，应用于发射端，所述方法包括：通过Nτ个天线发射用于波束优化的数据包，Nτ是正整数，每一个天线发射的所述数据包均包括所述天线发射的用于信道估计的训练序列。
第二方面，本申请提供了一种信号传输方法，应用于接收端，所述方法包括：接收端接收发射端通过Nτ个天线分别发送的Nτ个用于波束优化的数据包，Nτ是正整数；其中，每一个天线发射的所述数据包均包括所述天线发射的用于信道估计的训练序列。所述接收端还可以利用所述数据包中的所述训练序列进行信道估计。
结合第一方面和第二方面，每一个天线发射的训练序列均包括M个长度相同的序列单元，M是整数。而且，配置给各个天线的训练序列满足下述条件：
(1)同一个天线对应的训练序列中，各个序列单元的自相关之和为零；
(2)同一个天线对应的训练序列中，全部的两个相邻序列单元之间的互相关之和为零。
(3)任意2个天线分别对应的训练序列中，全部的对应相同序列号的两个序列单元之间的互相关之和为零。
(4)任意2个天线分别对应的训练序列中，全部的的对应相邻序列号的两个序列单元之间的互相关之和为零。
可以理解的，上述条件(1)表示在存在多径效应的情况下，天线t发射的训练序列在传输过程中由多径引起的累加ISI为0，不会对波束训练中的信道测量产生不利影响。上述条件(2)表示在存在时间扩散的情况下，天线t发射的训练序列在传输过程中由时间扩散效应引起的累加ISI为0，不会对波束训练中的信道测量产生不利影响。上述条件(3)表示在传输过程中，不同天线发射的训练序列之间的累加MAI为0，不会对波束训练中的信道测量产生不利影响。上述条件(3)表示在传输过程中，由于时间扩散效应引起的不同天线发射的训练序列之间的累加MAI为0，不会对波束训练中的信道测量产生不利影响。即，各个天线上发射的训练序列不存在ISI和MAI，不会对波束训练中的信道测量产生不利影响，利于进行准确的信道估计。
结合第一方面或第二方面，在一些可选的实施例中，单个天线发射的训练序列可包括第一序列、第二序列，以及所述第一序列和所述第二序列的之间的第一零序列。其中，所述第一序列和所述第二序列均可包括H个所述序列单元，H是正整数，2*H＜M。所述第一零序列可包括Z1个所述序列单元，Z1是正整数，Z1+2*H≤M。也即是说，所述训练序列的中间片段为零，这样可以使得训练序列的构造更简单，减少信令开销。
结合第一方面或第二方面，在一些可选的实施例中，单个天线发射的训练序列的首尾两个片段还可以为零。即：单个天线发射的训练序列还可包括第二零序列和第三零序列，其中，所述第二零序列插入在所述第一序列的前面，所述第三零序列插入在所述第二序列的后面。所述第二零序列、所述第三零序列的长度分别为Z2、Z3个所述子序列，Z1+Z2+Z3+2*H＝M。这样，可以进一步的简单化训练序列，减少信令开销。
结合第一方面或第二方面，在一些可选的实施例中，可以从LS码中获取所述第一序列和所述第二序列，这样可以利用LS码扩展至多天线，即每条天线放置不同的序列，实现多天线(Nτ≥2)发射训练序列。也即是说，所述第一序列包括的序列单元可以是A部中的序列a或a'，所述第二序列包括的序列单元可以是A部中的序列b或b'。具体的，所述第一序列或所述第二序列包含的序列单元的个数H与天线数量Nτ相关，具体为：
Figure BDA0001279056840000034
下面具体描述从LS码中获取训练序列的具体实现。
这里，LS码可由一对互补序列对(a,b)与(a',b')构造，其中：每个互补序列对满足：Ra,a'(τ)+Rb,b'(τ)＝0,Ra,a(τ)+Rb,b(τ)＝0。这两个互补序列对之间满足：Ra,a'(τ)+Rb,b'(τ)＝0,0≤|τ|<L。其中，L表示互补序列对(a,b)、(a',b')中的序列a、b、a、b'的长度。
具体的，当发射天线数量Nτ≥2时，在Nτ个天线各自发射的所述训练序列中，所述第一序列可以取自第i层LS码中的A部的多个序列，所述第二序列可以取自第i层LS码中的B部的多个序列。这里，i是正整数，
Figure BDA0001279056840000031
例如，假设发射天线个数为4个，可以从第2层LS码中的A部选择4个序列作为这4个天线上发射的所述第一序列，可以从第2层LS码中的B部相应选择4个序列作为这4个天线上发射的所述第二序列。其中，同1个天线上发射的所述第一序列和所述第二序列是相对应的。即：同1个天线上发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别是A部、B部中的第j个序列，j是正整数，j∈[1,4]。示例仅仅用于解释本发明实施例，不应构成限定。
例如，假设发射天线个数为3个，可以从第2层LS码中的A部选择3个序列作为这3个天线上发射的所述第一序列，可以从第2层LS码中的B部相应选择3个序列作为这3个天线上发射的所述第二序列。其中，同1个天线上发射的所述第一序列和所述第二序列是相对应的。示例仅仅用于解释本发明实施例，不应构成限定。
可以理解的，通过从LS码中获取各个天线上发射的训练序列中的所述第一序列和所述第二序列，可实现Nτ个天线各自发射的训练序列(图8A或图8B所示)满足上述条件(1)-(4)。也即是说，各个个天线上发射的训练序列不存在ISI和MAI，不会对波束训练中的信道测量产生不利影响，利于进行准确的信道估计。
具体的，当发射天线数量Nτ＝1时，天线发射的所述训练序列中，所述第一序列和所述第二序列可以分别是互补序列对(a,b)的a、b序列。这里，互补序列对(a,b)满足：Ra,a(τ)+Rb,b(τ)＝0,0≤|τ|<L，L是互补序列对(a,b)、(a',b')中的序列a、b、a'、b'的长度。
在一些可选的实施例中，基于Golay互补序列对非周期自相关累加旁瓣为零，以及利用Golay互补序列进行信道估计具有信道估计实现简单的优良特性，可以选择Golay互补序列来构造本申请中的训练序列。也即是说，上述构造LS码的互补序列对(a,b)与(a',b')可以是Golay互补序列对。这时，Golay互补序列对(a,b)中的a、b序列的长度L和最大时延扩展为T、符号速率为R相关：其中，信道的最大时延扩展为T，符号速率为R。
第三方面，本申请提供了一种通信装置，包括多个功能模块，用于相应的执行第一方面所提供的方法，或者第一方面可能的实施方式中的任意一种所提供的方法。
第四方面，本申请提供了一种通信装置，包括多个功能模块，用于相应的执行第二方面所提供的方法，或者第二方面可能的实施方式中的任意一种所提供的方法。
第五方面，提供了一种通信装置，用于执行第一方面描述的信号传输方法。所述通信装置可包括：存储器以及与所述存储器耦合的处理器、发射器，其中：所述发射器用于通过Nτ个天线发射用于波束优化的数据包，Nτ是正整数，每一个天线发射的所述数据包均包括所述天线发射的用于信道估计的训练序列；所述训练序列包括M个长度相同的子序列，M是正整数；其中：同一个天线发射的训练序列中，各个数据块的自相关之和为零，全部的两个相邻数据块之间的互相关之和为零；任意2个天线分别发射的训练序列中，全部的对应相同序列号的两个数据块之间的互相关之和为零，全部的对应相邻序列号的两个数据块之间的互相关之和为零。所述存储器用于存储第一方面描述的信号传输的实现代码，所述处理器用于执行所述存储器中存储的程序代码，即执行第一方面所提供的方法，或者第一方面可能的实施方式中的任意一种所提供的方法。
第六方面，提供了一种通信装置，用于执行第二方面描述的信号传输方法。所述通信装置可包括：存储器以及与所述存储器耦合的处理器、接收器，其中：所述接收器用于接收Nτ个用于波束优化的数据包，所述Nτ个所述数据包是由发射端通过Nτ个天线分别发送的，Nτ是正整数；其中，每一个天线发射的所述数据包均包括所述天线发射的用于信道估计的训练序列；所述训练序列包括M个长度相同的子序列，M是正整数；其中：同一个天线发射的训练序列中，各个数据块的自相关之和为零，全部的两个相邻数据块之间的互相关之和为零；任意2个天线分别发射的训练序列中，全部的对应相同序列号的两个数据块之间的互相关之和为零，全部的对应相邻序列号的两个数据块之间的互相关之和为零。所述存储器用于存储第二方面描述的信号传输方法的实现代码，所述处理器用于执行所述存储器中存储的程序代码，即执行第二方面所提供的方法，或者第二方面可能的实施方式中的任意一种所提供的方法。
第七方面，提供了一种通信系统，所述通信系统包括：第一通信装置和第二通信装置。
在一种实现方式中，所述第一通信装置可以是第三方面或第五方面描述的网络设备，所述第二通信装置可以是第四方面或第六方面描述的网络设备。
第八方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质上存储有实现第一方面或第二方面描述的方法的程序代码，该程序代码包含运行第一方面或第二方面描述的方法的执行指令。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1A是现有802.11ad协议中定义的一个Golay互补序列对的示意图；
图1B是现有802.11ad协议中定义的波束优化协议(BRP)数据包的结构示意图；
图1C是现有802.11ad协议中定义的波束优化协议(BRP)数据包中波束训练字段(TRN-R/T field)的结构示意图；
图2是现有的一种训练序列的结构示意图；
图3是本申请涉及的无线通信系统的架构示意图；
图4是本申请的一个实施例提供的发射机的硬件架构示意图；
图5是本申请的一个实施例提供的接收机的硬件架构示意图；
图6是本申请的一个实施例提供的信号传输方法的流程示意图；
图7是本申请提供的多个天线各自发射的训练序列的结构示意图；
图8A-8B是本申请提供的训练序列的结构示意图；
图9是本申请的涉及的一种构造LS码的方法示意图；
图10A-10B是本申请提供的另外两种训练序列的结构示意图；；
图11A-11F是本申请提供的各种长度的Golay互补序列对的数据示意图；
图12A-12C是本申请提供的三种利用Golay互补序列对构造LS码的方法示意图；
图13是本申请提供的无线通信系统、发射装置以及接收装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的实施方式部分使用的术语仅用于对本发明的具体实施例进行解释，而非旨在限定本发明。
图3示出了本申请涉及的一种无线通信系统。如图3所示，无线通信系统100可包括至少一个发射机101和至少一个接收机102。其中，发射机101和接收机102两端均可安装有一根或多根天线，发射天线数目为NT，接收天线数目为NR。在数据传输过程中，发射机101对数据进行处理后产生NT路数据流，每一路数据流从不同的发射天线同时、同频发射，经过空间信道衰落后，来自不同的发射天线的信号以及噪声在每一根天线上进行叠加，最后送入接收机进行处理。
为了在传输数据前获得最优的发射端天线配置，可以对发射机101进行基于训练序列的波束成形训练。具体的，发射机101可以向接收机102发送训练序列。相应的，接收机102可以利用发射机101发送的训练序列进行信道估计，并将估计结果返回至发射机101。这样，发射机101便可以根据接收机102返回的信道估计结果来调整发射天线阵列波束成形向量，以优化发射天线配置。
同样的，为了在传输数据前获得最优的接收端天线配置，可以对接收机102进行基于训练序列的波束成形训练。具体的，接收机102也可以向发射机发送训练序列。相应的，发射机101可以利用接收机102发送的训练序列进行信道估计，并将估计结果返回至接收机102.这样，接收机102便可以根据发射机101返回的信道估计结果来调整接收天线阵列的波束成形向量，以优化接收天线配置。
本申请中，在波束训练过程中，不仅要考虑同一个天线上由于多径效应导致的符号间干扰(Inter Symbol Interference，ISI)，还要考虑各个天线之间的多址干扰(MultiAccess Interference，MAI)。为了准确的估计信道，训练序列的接收需要避免ISI和MAI。
本申请中，无线通信系统100可以支持多种最大时延扩展，例如72ns、300ns等。无线通信系统100也可以支持多种符号速率，例如1.76Gbps、3.52Gbps、5.28Gbps或7.04Gbps等。
需要说明的，无线通信系统100可以是MIMO系统，Massive MIMO系统也可以是SIMO系统、MISO系统。无线通信系统100还可以是SISO系统。后续会分别介绍本申请在这几种不同系统下的具体实施方式。
图4示出了本申请提供的一种发射装置的架构示意图。如图4所示，发射装置200可包括：一个或多个处理器201、存储器202、通信接口203、发射器205、以及天线206。这些部件可通过总线204或者其他方式连接，图4以通过总线连接为例。其中：
天线206可用于发射信号。本申请中，天线206可以是天线阵列，包括多个发射天线。
发射器205可用于对处理器201输出的信号进行发射处理，例如通过波束成形实现定向发送。具体实现中，发射器205可包括MIMO编码模块2051、数模转换器(Digital toAnalog Converter，DAC)2051、混频器2053、波束成形控制器2054、功率放大器(PowerAmplifier，PA)2055。其中，MIMO编码模块2051可用于通过预编码来改善信道特性，使传输的信号更好地匹配信道条件，以获得更好的传输质量。数模转换器2051和混频器2053可用于将数字信号转换成模拟信号，并进行混频，混频后的信号输出到波束成形控制器2054。波束成形控制器2054可用于对发送信号乘以发送权重向量W1，……，Wm，控制信号的定向发射。功率放大器2055可用于对波束成形控制器2054输出的信号进行功率放大，并输出至天线206。需要说明的，发射器2052还可以包括其他用于信号发射处理的器件，例如滤波器、变频器等，这里不作限制。
本申请中，在数据传输之前，发射器205可具体用于发射用于波束成形训练的训练序列。具体的，波束成形控制器2054可用于根据接收端返回的基于该训练序列的信道估计结果，来调整发送权重向量W1，……，W，直至最优。
通信接口203可用于发射装置200与其他通信设备进行通信。具体实现中，通信接口203可以是无线局域网接口(Wireless Local Access Network，WLAN)等无线通信接口，可支持802.11b协议、802.11a协议、802.11g协议、802.11e协议、802.11i协议等。需要说明的，通信接口203还可以包括有线的通信接口，例如局域接入网(Local Access Network，LAN)接口等，这里不作限制。
存储器202与处理器201耦合，用于存储各种软件程序和/或多组指令。具体的，存储器202可包括高速随机存取的存储器，并且也可包括非易失性存储器，例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。存储器202可以存储操作系统(下述简称系统)，例如LINUX等嵌入式操作系统。
在本申请的一些实施例中，存储器202可用于存储本申请的一个或多个实施例提供的信号传输方法的实现程序。关于本申请的一个或多个实施例提供的信号传输方法的实现，请参考后续实施例。
处理器201可用于读取和执行计算机可读指令。具体的，处理器201可用于调用存储于存储器202中的程序，例如本申请的一个或多个实施例提供的信号传输方法的实现程序，并执行该程序包含的指令。
可以理解的，发射装置200可以是图3示出的无线通信系统100中的发射机101，可实施为无线发射器，接入点，移动设备，移动台(mobile station)，移动单元(mobile unit)等等。
需要说明的，图4所示的发射装置200仅仅是本申请实施例的一种实现方式，实际应用中，发射装置200还可以包括更多或更少的部件，这里不作限制。在一些可能的实施例中，发射装置200还可以实施成支持多用户MIMO(Multi-User MIMO，MU-MIMO)的发射装置，配置有多个发射天线阵列。
图5示出了本申请提供的一种接收装置的架构示意图。如图5所示，接收装置300可包括：一个或多个处理器301、存储器302、通信接口303、接收器305、以及天线306。这些部件可通过总线304或者其他方式连接，图5以通过总线连接为例。其中：
天线306可用于接收信号。本申请中，天线306可以是天线阵列，包括多个接收天线。
接收器305可用于对天线306接收的射频信号进行接收处理，例如通过波束成形实现定向接收。具体实现中，接收器305可包括功率放大器(Power Amplifier，PA)3055、波束成形控制器3054、混频器3053、模数转换器(Analog to Digital Converter，ADC)3051、MIMO解码模块3051。其中，功率放大器2055可用于放大接收功率，将天线306接收到射频信号输出至波束成形控制器3054。波束成形控制器3054可用于对接收信号乘以接收权重向量W1，……，Wm，控制信号的定向接收。混频器2053和模数转换器3051可用于将接收信号进行混频，并将混频后的模拟信号转换成数字信号，并输出到波束成形控制器2054。MIMO解码模块3051可用于对已进行MIMO编码的接收信号进行解码，重建发射信号。需要说明的，接收器3052还可以包括其他用于信号接收处理的器件，例如滤波器、变频器等，这里不作限制。
本申请中，在数据传输之前，接收305可具体用于接收用于波束成形训练的训练序列。具体的，波束成形控制器3054可用于基于该训练序列进行信道估计，并将信道估计结果返回至发射端，便于发射端根据返回的信道估计结果来调整发送天线的配置，直至最优。
通信接口303可用于接收装置300与其他通信设备进行通信。具体实现中，通信接口303可以是无线局域网接口(WLAN)等无线通信接口，可支持802.11b协议、802.11a协议、802.11g协议、802.11e协议、802.11i协议等。需要说明的，通信接口303还可以包括有线的通信接口，例如局域接入网(LAN)接口等，这里不作限制。
存储器302与处理器301耦合，用于存储各种软件程序和/或多组指令。具体的，存储器302可包括高速随机存取的存储器，并且也可包括非易失性存储器，例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。存储器302可以存储操作系统(下述简称系统)，例如LINUX等嵌入式操作系统。
在本申请的一些实施例中，存储器302可用于存储本申请的一个或多个实施例提供的信号传输方法的实现程序。关于本申请的一个或多个实施例提供的信号传输方法的实现，请参考后续实施例。
处理器301可用于读取和执行计算机可读指令。具体的，处理器301可用于调用存储于存储器302中的程序，例如本申请的一个或多个实施例提供的信号传输方法的实现程序，并执行该程序包含的指令。
可以理解的，接收装置300可以是图3示出的无线通信系统100中的接收机102，可实施为无线接收器，接入点，移动设备，移动台(mobile station)，移动单元(mobile unit)等等。
需要说明的，图5所示的接收装置300仅仅是本申请实施例的一种实现方式，实际应用中，接收装置300还可以包括更多或更少的部件，这里不作限制。在一些可能的实施例中，接收装置300还可以实施成支持多用户MIMO(Multi-User MIMO，MU-MIMO)的接收装置，配置有多个接收天线阵列。
需要说明的，实际应用中，图4所示的发射装置200和图5所示的接收装置300可结合实施在同一硬件设备中，即本申请涉及的发射端或接收端可以为集成有发射装置200中的发射器205和接收装置300中的接收器305的通信设备。
基于前述无线通信系统100、发射装置200和接收装置300，本申请提供了一种信号传输方法，可满足不同应用场景下利用波束成形训练序列进行准确信道估计的需求。
本申请的主要发明原理可包括：在波束成形训练过程中，配置各个天线上传输的训练序列，其中，同一个天线上发射的训练序列所对应的累加的符号间干扰ISI为0，任意两个天线上分别发射的训练序列之间的累加的多址干扰MAI为0。这样，可避免符号间干扰ISI和多址干扰MAI对波束训练中信道测量的不利影响，可实现通过传输在所述各个天线上的训练序列进行准确的信道估计。
参考图6，下面介绍本申请提供的信号传输方法的总体方案。具体展开如下：
S101，发射端可以配置Nτ个天线各自对应的训练序列，用于波束成形训练。Nτ是正整数，本申请对Nτ的取值不作限制。
其中，每一个天线对应的训练序列包括M个长度相同的序列单元，M是整数。而且，配置给各个天线的训练序列满足下述条件：
(1)同一个天线对应的训练序列中，各个序列单元的自相关之和为零；
(2)同一个天线对应的训练序列中，全部的两个相邻序列单元之间的互相关之和为零。
(3)任意2个天线分别对应的训练序列中，全部的对应相同序列号的两个序列单元之间
的互相关之和为零。
(4)任意2个天线分别对应的训练序列中，全部的的对应相邻序列号的两个序列单元之
间的互相关之和为零。
举例来说，Nτ个天线各自对应的训练序列如图7所示。其中，序列单元
Figure BDA0001279056840000082
表示天线j发射的训练序列中的第i个序列单元。本申请对序列单元的长短不作限制，对M的取值不作限制，可根据实际需求确定。上述4个条件具体可以通过下述几个数据表达式来表示(R表示相关函数)：
(1)
Figure BDA0001279056840000081
这里，数学表达式(1)表示上述条件(1)，τ≠0表示存在多径效应。数学表达式(1)具体表示：在存在多径效应的情况下，天线t发射的训练序列在传输过程中由多径引起的累加ISI为0，不会对波束训练中的信道测量产生不利影响。
(2)
Figure BDA0001279056840000091
这里，数学表达式(2)表示上述条件(2)，τ≠0表示存在时间扩散效应。时间扩散对发射信号的影响是造成相邻符号之间在时间上重叠，也会引起符号间干扰。数学表达式(2)具体表示：在存在时间扩散的情况下，天线t发射的训练序列在传输过程中由时间扩散效应引起的累加ISI为0，不会对波束训练中的信道测量产生不利影响。
应理解的，由于训练序列中的相邻码块之间的互相关之和为0，即时间扩散效应引起的累加ISI为0。因此，训练序列传输过程对同步精度的要求并不高，可以容忍较小的不同步。
(3)
这里，数学表达式(3)表示上述条件(3)，具体表示：在传输过程中，天线t发射的训练序列和天线q发射的训练序列之间的累加MAI为0，不会对波束训练中的信道测量产生不利影响。
(4)
Figure BDA0001279056840000093
这里，数学表达式(4)表示上述条件(4)，具体表示：在传输过程中，由于时间扩散效应引起的天线t发射的训练序列和天线q发射的训练序列之间的累加MAI为0，不会对波束训练中的信道测量产生不利影响。
应理解的，由于不同天线发射的训练序列之间因时间扩散效应引起的累加ISI为0。因此，训练序列传输过程对同步精度的要求并不高，可以容忍较小的不同步。
S102，发射端通过Nτ个天线发射用于波束优化的数据包，其中，每一个天线发射的所述数据包均包含所述天线发射的训练序列。这里，所述用于波束优化的数据包具体可以为波束优化协议(Beam Refinement Protocol，BRP)数据包。所述训练序列可以包含在BRP数据包中的波束训练字段TRN field中，具体可包含在T/R字段中，可参考IEEE 802.11ad协议，这里不赘述。
S103-S104，相应的，接收端可以接收到发射端发送的所述用于波束优化的数据包，并提取出Nτ个训练序列，并可以基于接收到的训练序列进行信道估计，并将信道估计结果返回给发射端。
S105，最后，发射端可以根据接收端返回的信道估计结果调整天线配置。
下面详细描述满足上述条件(1)-(4)的训练序列的实现方式。
如图8A所示，在一些可选的实施例中，单个天线发射的训练序列可包括第一序列、第二序列，以及所述第一序列和所述第二序列的之间的第一零序列。其中，所述第一序列和所述第二序列均可包括H个所述序列单元，H是正整数，2*H＜M。所述第一零序列可包括Z1个所述序列单元，Z1是正整数，Z1+2*H≤M。也即是说，所述训练序列的中间片段为零，这样可以使得训练序列的构造更简单，减少信令开销。
如图8B所示，在一些可选的实施例中，单个天线发射的训练序列的首尾两个片段还可以为零。即：在图8A的基础上，单个天线发射的训练序列还可包括第二零序列和第三零序列，其中，所述第二零序列插入在所述第一序列的前面，所述第三零序列插入在所述第二序列的后面。所述第二零序列、所述第三零序列的长度分别为Z2、Z3个所述子序列，Z1+Z2+Z3+2*H＝M。这样，可以进一步的简单化训练序列，减少信令开销。
可以理解的，由于所述第一零序列、所述第二零序列和所述第三零序列均全为0，因此这些零序列的自相关之和为0，这些零序列与相邻的非零的序列单元(包含于所述第一序列或所述第二序列)之间的互相关之和也为0。也即是说，这些零序列不存在ISI和MAI的问题，只需确保所述第一序列和所述第二序列不存在ISI和MAI即可。
下面详细说明，如何构造所述第一序列和所述第二序列，使得所述第一序列和所述第二序列不存在ISI和MAI。
在一些可选的实施例中，可以从LS码中获取所述第一序列和所述第二序列，这样可以利用LS(Loosely Synchronized)码扩展至多天线，即每条天线放置不同的序列，实现多天线(Nτ≥2)发射训练序列。也即是说，所述第一序列包括的序列单元可以是A部中的序列a或a′，所述第二序列包括的序列单元可以是A部中的序列b或b'。具体的，所述第一序列或所述第二序列包含的序列单元的个数H与天线数量Nτ相关，具体为：
Figure BDA0001279056840000101
应理解的，LS码是一种具有非周期互不相关性质的码。每个码字都包含两部分，分别称为A部和B部。LS码可由一对互补序列对(a,b)与(a',b')构造，其中：
每个互补序列对满足：
Ra,a'(τ)+Rb,b'(τ)＝0,Ra,a(τ)+Rb,b(τ)＝0
这两个互补序列对之间满足：
Ra,a'(τ)+Rb,b'(τ)＝0,0≤|τ|<L
其中，L表示互补序列对(a,b)、(a',b')中的序列a、b、a'、b'的长度。
如图9所示，由一对互补序列对(a,b)与(a',b')构造的LS码可扩展至多层，每一层LS码均可包括两部分：A部和B部。每一层LS码的A部、B部均包括多个序列。例如，第1层LS码的A部包括4个序列，具体为：(a,a')、(a,-a')、(a',a)、(a',-a)。第1层LS码的B部包括4个序列，具体为：(b,b')、(b,-b')、(b',b)、(b',-b)。
本申请中，当发射天线数量Nτ≥2时，在Nτ个天线各自发射的所述训练序列中，所述第一序列可以取自第i层LS码中的A部的多个序列，所述第二序列可以取自第i层LS码中的B部的多个序列。这里，i是正整数，
Figure BDA0001279056840000102
例如，假设发射天线个数为4个，
Figure BDA0001279056840000103
可以从第2层LS码中的A部选择4个序列作为这4个天线上发射的所述第一序列，可以从第2层LS码中的B部相应选择4个序列作为这4个天线上发射的所述第二序列。其中，同1个天线上发射的所述第一序列和所述第二序列是相对应的。即：同1个天线上发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别是A部、B部中的第j个序列，j是正整数，j∈[1,4]。示例仅仅用于解释本发明实施例，不应构成限定。
又例如，假设发射天线个数为3个，
Figure BDA0001279056840000104
可以从第2层LS码中的A部选择3个序列作为这3个天线上发射的所述第一序列，可以从第2层LS码中的B部相应选择3个序列作为这3个天线上发射的所述第二序列。其中，同1个天线上发射的所述第一序列和所述第二序列是相对应的。示例仅仅用于解释本发明实施例，不应构成限定。
可以理解的，通过从LS码中获取各个天线上发射的训练序列中的所述第一序列和所述第二序列，可实现Nτ个天线各自发射的训练序列(图8A或图8B所示)满足上述条件(1)-(4)。
举例说明，假设Nτ＝4，即4个发射天线。这4个发射天线各自发射的训练序列中的所述第一序列和所述第二序列可分别取自第2层LS码中的A部、B部中的多个序列。即，这4个发射天线各自发射的训练序列可以如图10所示。那么，针对这4个天线上发射的训练序列，前述4个数学表达式可具体运算如下：
上述数学表达式(1)具体为(以天线1为例)：
Figure BDA0001279056840000111
上述数学表达式(2)具体为(以天线1为例)：
Figure BDA0001279056840000112
Figure BDA0001279056840000113
上述数学表达式(3)具体为(以天线1、2为例)：
Figure BDA0001279056840000114
上述数学表达式(4)具体为(以天线1、2为例)：
Figure BDA0001279056840000115
Figure BDA0001279056840000116
结合互补序列对(a,b)与(a',b')数学特性可知，由于Ra,a'(τ)+Rb,b'(τ)＝0，Ra,a(τ)+Rb,b(τ)＝0，且Ra,a'(τ)+Rb,b'(τ)＝0,0≤|τ|<L，L是互补序列对(a,b)、(a',b')中的序列a、b、a'、b'的长度。因此，上述示例中的等式结果均为0。也即是说，针对所述4个天线上发射的训练序列满足前述条件(1)-(4)。也即是说，所述4个天线上发射的训练序列不存在ISI和MAI，不会对波束训练中的信道测量产生不利影响，利于进行准确的信道估计。需要说明的，上述示例仅仅用于解释本发明实施例，不应构成限定。
本申请中，当发射天线数量Nτ＝1时，天线发射的所述训练序列中，所述第一序列和所述第二序列可以分别是互补序列对(a,b)的a、b序列。这里，互补序列对(a,b)满足：Ra,a(τ)+Rb,b(τ)＝0,0≤|τ|<L，L是互补序列对(a,b)、(a',b')中的序列a、b、a'、b'的长度。
本申请中，基于Golay互补序列对非周期自相关累加旁瓣为零，以及利用Golay互补序列进行信道估计具有信道估计实现简单的优良特性，可以选择Golay互补序列来构造本申请中的训练序列。也即是说，上述构造LS码的互补序列对(a,b)与(a',b')可以是Golay互补序列对。
具体的，假设待估计信道的最大时延扩展为Tm，符号速率为Rs。可以通过下述方式在ZH上产生长度为L的Golay互补序列对(a,b)，
Figure BDA0001279056840000121
(m是正整数)：
Figure BDA0001279056840000122
Figure BDA0001279056840000123
或者
Figure BDA0001279056840000124
i＝0,1,…,m
其中，Z表示整数环，ZH表示元素个数为H的环，且当H为素数时为整环。π是{1,…,m}到自身的转换，ci∈ZH。长度
Figure BDA0001279056840000125
即Golay互补序列对(a,b)中的a、b序列的长度和最大时延扩展为T、符号速率为R相关。
同样的，Golay互补序列对(a',b')也可以采用上述方式产生。(a,b)与(a',b')满足如下条件即可：Ra,a'(τ)+Rb,b'(τ)＝0。即这2个互补序列对的互相关之和为0。需要说明的，Golay互补序列对(a,b)与(a',b')的产生方式不限于上述方式，实际应用中还可以采用其他方式产生Golay互补序列对，本申请不作限制。
本申请中，为使802.11ay具有更好的兼容性，本申请以802.11ad标准中长度为128的Golay互补序列为基础，设计适用于802.11ay及未来标准的Golay互补序列对，用于构造训练序列。
图11A-11F示出了本申请提供的长度分别为128、256、512的Golay互补序列对。其中，2个长度为128的Golay互补序列对分别表示为(Ga1281，Gb1281)、(Ga1282，Gb1282)。2个长度为256的Golay互补序列对分别表示为(Ga2561，Gb2561)、(Ga2562，Gb2562)。2个长度为512的Golay互补序列对分别表示为(Ga5121，Gb5121)、(Ga5122，Gb5122)。
具体的，长度为1024和2048的Golay互补序列可以根据以上给出的短序列构成，具体如：
Ga10241＝[Ga5121 Gb5121]Gb10241＝[Ga5121 -Gb5121]
Ga10242＝[Ga5122 Gb5122]Gb10242＝[Ga5122 -Gb5122]
Ga20481＝[Ga10241 Gb10241]Gb20481＝[Ga10241 -Gb10241]
Ga20482＝[Ga10242 Gb10242]Gb20482＝[Ga10242 -Gb10242]
需要说明的，本申请构造训练序列所采用的互补序列对可以是图11A-11F示出的Golay互补序列对，也可以是现有标准定义的Golay互补序列对，还可以是满足互相关之和为0的其他形式的Golay互补序列对，这里不作限制
下面以Golay互补序列对为例，详细说明在不同信道条件(最大时延扩展和符号速率)下，本申请提供的针对几种天线配置的训练序列的实施例。
(1)第一种信道条件：信道最大时延扩展Tm＝72ns，符号速率Rs＝1.76Gbps。
首先，根据最大时延扩展Tm和符号速率Rs确定Golay互补序列的长度L为：
Figure BDA0001279056840000131
然后，利用长度为128的Golay互补序列产生2个Golay互补序列对，具体表示为：(Ga1281，Gb1281)、(Ga1282，Gb1282)。
最后，利用长度为128的2个Golay互补序列对(Ga1281，Gb1281)、(Ga1282，Gb1282)构造出LS码，可参考图12A。
在上述第一种信道条件下，以下描述本申请提供的针对几种天线配置的训练序列的实施例。
实施例1：MIMO天线数量Nτ＝2(如2×2MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝2时，这2个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第1(i＝log2Nτ＝1)层LS码(图12A所示)的A部和B部。具体的，这2个天线发射的训练序列可如表1所示：
表1
实施例2：MIMO天线数量Nτ＝4(如4×4MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝4时，这4个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第2(i＝log2Nτ＝2)层LS码(图12A所示)的A部和B部。具体的，这4个天线发射的训练序列可如表2所示：
Figure BDA0001279056840000133
表2
实施例3：MIMO天线数量Nτ＝8(如8×8MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝8时，这8个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第3(i＝log2Nτ＝2)层LS码(图12A所示)的A部和B部。具体的，这8个天线发射的训练序列可如表3所示：
Figure BDA0001279056840000141
表3
(2)第二种信道条件：信道最大时延扩展Tm＝72ns，符号速率Rs＝3.52Gbps。
首先，根据最大时延扩展Tm和符号速率Rs确定Golay互补序列的长度L为：
Figure BDA0001279056840000142
然后，利用长度为256的Golay互补序列产生2个Golay互补序列对，具体表示为：(Ga2561，Gb2561)、(Ga2562，Gb2562)。
最后，利用长度为256的2个Golay互补序列对(Ga2561，Gb2561)、(Ga2562，Gb2562)构造出LS码，可参考图12B。
在上述第二种信道条件下，以下描述本申请提供的针对几种天线配置的训练序列的实施例。
实施例4：MIMO天线数量Nτ＝2(如2×2MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝2时，这2个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第1(i＝log2Nτ＝1)层LS码(图12B所示)的A部和B部。具体的，这2个天线发射的训练序列可如表4所示：
Figure BDA0001279056840000143
表4
实施例5：MIMO天线数量Nτ＝4(如4×4MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝4时，这4个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第2(i＝log2Nτ＝2)层LS码(图12B所示)的A部和B部。具体的，这4个天线发射的训练序列可如表5所示：
表5
实施例6：MIMO天线数量Nτ＝8(如8×8MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝8时，这8个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第3(i＝log2Nτ＝3)层LS码(图12B所示)的A部和B部。具体的，这8个天线发射的训练序列可如表6所示：
表6
实施例7：MIMO天线数量Nτ＝1(如SISO)
参考前述内容可知，当发射天线数量Nτ＝1时，该天线发射的所述训练序列中，所述第一序列和所述第二序列可以分别是互补序列对(Ga2561，Gb2561)的Ga2561,Gb2561两部分，或者是互补序列对(Ga2562，Gb2562)的Ga2562,Gb2562两部分。即，该天线发射的训练序列可如表7A或7B所示：
Figure BDA0001279056840000153
表7A
Figure BDA0001279056840000154
表7B
(3)第三种信道条件：信道最大时延扩展Tm＝72ns，符号速率Rs＝5.28Gbps。
首先，根据最大时延扩展Tm和符号速率Rs确定Golay互补序列的长度L为：
Figure BDA0001279056840000161
然后，利用长度为512的Golay互补序列产生2个Golay互补序列对，具体表示为：(Ga5121，Gb5121)、(Ga5122，Gb5122)。
最后，利用长度为512的2个Golay互补序列对(Ga5121，Gb5121)、(Ga5122，Gb5122)构造出LS码，可参考图12C。
在上述第三种信道条件下，以下描述本申请提供的针对几种天线配置的训练序列的实施例。
实施例8：MIMO天线数量Nτ＝2(如2×2MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝2时，这2个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第1(i＝log2Nτ＝1)层LS码(图12C所示)的A部和B部。具体的，这2个天线发射的训练序列可如表8所示：
Figure BDA0001279056840000162
表8
实施例9：MIMO天线数量Nτ＝4(如4×4MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝4时，这4个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第2(i＝log2Nτ＝2)层LS码(图12C所示)的A部和B部。具体的，这4个天线发射的训练序列可如表9所示：
Figure BDA0001279056840000163
表9
实施例10：MIMO天线数量Nτ＝8(如8×8MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝8时，这8个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第3(i＝log2Nτ＝8)层LS码(图12C所示)的A部和B部。具体的，这8个天线发射的训练序列可如表10所示：
Figure BDA0001279056840000171
表10
实施例11：MIMO天线数量Nτ＝1(如SISO)
参考前述内容可知，当发射天线数量Nτ＝1时，该天线发射的所述训练序列中，所述第一序列和所述第二序列可以分别是互补序列对(Ga5121，Gb5121)的Ga5121,Gb5121两部分，或者是互补序列对(Ga5122，Gb5122)的Ga5122,Gb5122两部分。即，该天线发射的训练序列可如表11A或11B所示：
表11A
Figure BDA0001279056840000173
表11B
(4)第四种信道条件：信道最大时延扩展Tm＝300ns，符号速率Rs＝1.76Gbps。
首先，根据最大时延扩展Tm和符号速率Rs确定Golay互补序列的长度L为：
Figure BDA0001279056840000174
然后，利用长度为512的Golay互补序列产生2个Golay互补序列对，具体表示为：(Ga5121，Gb5121)、(Ga5122，Gb5122)。
最后，利用长度为512的2个Golay互补序列对(Ga5121，Gb5121)、(Ga5122，Gb5122)构造出LS码，可参考图12C。
在上述第四种信道条件下，以下描述本申请提供的针对几种天线配置的训练序列的实施例。
实施例12：MIMO天线数量Nτ＝2(如2×2MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝2时，这2个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第1(i＝log2Nτ＝1)层LS码(图12C所示)的A部和B部。具体的，这2个天线发射的训练序列可如表12所示：
Figure BDA0001279056840000181
表12
实施例13：MIMO天线数量Nτ＝4(如4×4MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝4时，这4个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第2(i＝log2Nτ＝2)层LS码(图12C所示)的A部和B部。具体的，这4个天线发射的训练序列可如表13所示：
Figure BDA0001279056840000182
表13
实施例14：MIMO天线数量Nτ＝8(如8×8MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝8时，这8个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第3(i＝log2Nτ＝3)层LS码(图12C所示)的A部和B部。具体的，这8个天线发射的训练序列可如表14所示：
Figure BDA0001279056840000183
表14
实施例15：MIMO天线数量Nτ＝1(如SISO)
参考前述内容可知，当发射天线数量Nτ＝1时，该天线发射的所述训练序列中，所述第一序列和所述第二序列可以分别是互补序列对(Ga5121，Gb5121)的Ga5121,Gb5121两部分，或者是互补序列对(Ga5122，Gb5122)的Ga5122,Gb5122两部分。即，该天线发射的训练序列可如表15A或15B所示：
Figure BDA0001279056840000191
表15A
Figure BDA0001279056840000192
表15B
(5)第五种信道条件：信道最大时延扩展Tm＝300ns，符号速率Rs＝3.52Gbps。
首先，根据最大时延扩展Tm和符号速率Rs确定Golay互补序列的长度L为：
Figure BDA0001279056840000193
然后，利用长度为1024的Golay互补序列产生2个Golay互补序列对，具体表示为：(Ga10241，Gb10241)、(Ga10242，Gb10242)。
最后，与利用较短的Golay互补序列对构造LS码的方式(参考图12A-12C)相同，可以利用长度为1024的2个Golay互补序列对(Ga10241，Gb10241)、(Ga10242，Gb10242)构造出LS码(未示出)。
在上述第五种信道条件下，以下描述本申请提供的针对几种天线配置的训练序列的实施例。
实施例16：MIMO天线数量Nτ＝2(如2×2MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝2时，这2个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第1(i＝log2Nτ＝1)层LS码的A部和B部。具体的，这2个天线发射的训练序列可如表16所示：
Figure BDA0001279056840000194
表16
实施例17：MIMO天线数量Nτ＝4(如4×4MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝4时，这4个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第2(i＝log2Nτ＝2)层LS码的A部和B部。具体的，这4个天线发射的训练序列可如表17所示：
Figure BDA0001279056840000195
表17
实施例18：MIMO天线数量Nτ＝8(如8×8MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝8时，这8个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第3(i＝log2Nτ＝3)层LS码的A部和B部。具体的，这8个天线发射的训练序列可如表18所示：
Figure BDA0001279056840000201
表18
实施例19：MIMO天线数量Nτ＝1(如SISO)
参考前述内容可知，当发射天线数量Nτ＝1时，该天线发射的所述训练序列中，所述第一序列和所述第二序列可以分别是互补序列对(Ga10241，Gb10241)的Ga10241,Gb10241两部分，或者是互补序列对(Ga10242，Gb10242)的Ga10242,Gb10242两部分。即，该天线发射的训练序列可如表19A或19B所示：
表19A
Figure BDA0001279056840000203
表19B
(6)第六种信道条件：信道最大时延扩展Tm＝300ns，符号速率Rs＝5.28Gbps或7.04Gbps。
首先，根据最大时延扩展Tm和符号速率Rs确定Golay互补序列的长度L为：
Figure BDA0001279056840000204
然后，利用长度为2048的Golay互补序列产生2个Golay互补序列对，具体表示为：(Ga20481，Gb20481)、(Ga20482，Gb20482)。
最后，与利用较短的Golay互补序列对构造LS码的方式(参考图12A-12C)相同，可以利用长度为2048的2个Golay互补序列对(Ga20481，Gb20481)、(Ga20482，Gb20482)构造出LS码(未示出)。
在上述第六种信道条件下，以下描述本申请提供的针对几种天线配置的训练序列的实施例。
实施例20：MIMO天线数量Nτ＝2(如2×2MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝2时，这2个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第1(i＝log2Nτ＝1)层LS码的A部和B部。具体的，这2个天线发射的训练序列可如表20所示：
Figure BDA0001279056840000211
表20
实施例21：MIMO天线数量Nτ＝4(如4×4MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝4时，这4个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第2(i＝log2Nτ＝2)层LS码的A部和B部。具体的，这4个天线发射的训练序列可如表21所示：
Figure BDA0001279056840000212
表21
实施例22：MIMO天线数量Nτ＝8(如8×8MIMO)
具体的，当天线数量Nτ＝8时，这8个天线分别发射的所述第一序列和所述第二序列可以分别取自第3(i＝log2Nτ＝3)层LS码的A部和B部。具体的，这8个天线发射的训练序列可如表22所示：
Figure BDA0001279056840000213
表22
实施例23：MIMO天线数量Nτ＝1(如SISO)
参考前述内容可知，当发射天线数量Nτ＝1时，该天线发射的所述训练序列中，所述第一序列和所述第二序列可以分别是互补序列对(Ga20481，Gb20481)的Ga20481,Gb20481两部分，或者是互补序列对(Ga20482，Gb20482)的Ga20482,Gb20482两部分。即，该天线发射的训练序列可如表23A或23B所示：
Figure BDA0001279056840000221
表23A
Figure BDA0001279056840000222
表23B
需要说明的，上述多个实施例详细说明了本申请在不同的信道条件、不同的天线配置下的具体实施方式。不限于上述多个实施例，本申请提供的发明原理以及图6实施例描述的总体方案还可以适用其他信道条件或其他天线配置情况，这里不作限制。
从上面内容可以看出，在不同的信道条件、不同的天线配置下，通过配置各个天线发射的训练序列使其满足上述条件(1)-(4)，不仅可以避免ISI和MSI对波束训练中的信道测量的不利影响，可满足不同应用场景下利用波束成形训练序列进行准确信道估计的需求，还可以降低对同步精度的要求。而且，通过在各个天线发射的训练序列中插入零序列，还可以简单化训练序列，减少信令开销。另外，利用Golay互补序列对来构造所述训练序列还可以简单化信道估计过程。
图13是本申请提供的无线通信系统、以及无线系统中的发射装置和接收装置的结构示意图。如图13所示，无线通信系统20包括第一通信装置400和第二通信装置500。可选的，第一通信装置400可以实现成图4所示的发射装置200，第二通信装置500可实现成图5所示的接收装置300。可选的，第一通信装置400或第二通信装置500也可以是图4所示的发射装置200和图5所示的接收装置300结合实施得到的通信设备。下面分别展开描述。
如图13所示，第一通信装置400可包括处理单元403和发射单元401。其中：
处理单元403可用于配置Nτ(Nτ是正整数)天线各自对应的训练序列，使得配置给各个天线的训练序列满足前述条件(1)-(4)。关于前述条件(1)-(4)的具体内容可参考图6实施例，这里不再赘述。这里，每一个天线对应的训练序列均可包括M个长度相同的序列单元，M是整数。
具体的，处理单元403还可用于将各个天线对应的训练序列分别封装在所述各个天线各自对应的用于波束优化的数据包中。这里，所述用于波束优化的数据包具体可以为波束优化协议(BRP)数据包。所述训练序列可以包含在BRP数据包中的波束训练字段TRNfield中，具体可包含在T/R字段中，可参考IEEE 802.11ad协议，这里不赘述。
发射单元401可用于通过Nτ个天线发射所述用于波束优化的数据包。这样，第二通信装置500便可以接收到所述数据包，并从中获取到所述训练序列，基于所述训练序列进行信道估计。
进一步的，第一通信装置400还可包括接收单元，用于接收第二通信装置500返回的信道估计结果。然后，处理单元403可以根据所述信道估计结果调整天线配置。
可以理解的，关于第一通信装置400包括的各个功能单元的具体实现可参考前述方法实施例中关于所述发射端的内容，这里不再赘述。
如图13所示，第二通信装置500可包括接收单元501和处理单元503。其中：
接收单元501可用于接收第一通信装置400通过Nτ个天线发射的所述用于波束优化的数据包，所述数据包均包含训练序列。
处理单元503可用于解封装所述数据包，获取所述训练序列，并基于所述训练序列进行信道估计。
进一步的，第二通信装置500还可包括发射单元，用于将信道估计结果返回给第一通信装置400。这样，第一通信装置400便可以根据所述信道估计结果调整天线配置。
可以理解的，关于第二通信装置50包括的各个功能单元的具体实现可参考前述方法实施例中关于所述接收端的内容，这里不再赘述。
具体的，本申请所涉及的无线通信系统20可具体实现成图3所示的无线通信系统100，无线通信系统20可以是MIMO系统，Massive MIMO系统也可以是SIMO系统、MISO系统。无线通信系统20还可以是SISO系统。
综上，实施本发明实施例，在不同的信道条件、不同的天线配置下，通过配置各个天线发射的训练序列使其满足上述条件(1)-(4)，不仅可以避免ISI和MSI对波束训练中的信道测量的不利影响，可满足不同应用场景下利用波束成形训练序列进行准确信道估计的需求，还可以降低对同步精度的要求。而且，通过在各个天线发射的训练序列中插入零序列，还可以简单化训练序列，减少信令开销。另外，利用Golay互补序列对来构造所述训练序列还可以简单化信道估计过程。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：ROM或随机存储记忆体RAM、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。

Claims (24)

1.一种信号传输方法，其特征在于，包括：
通过Nτ个天线发射用于波束优化的数据包，Nτ是正整数，每一个天线发射的所述数据包均包括所述天线发射的用于信道估计的训练序列；所述训练序列包括M个长度相同的子序列，M是正整数；其中：同一个天线发射的训练序列中，各个数据块的自相关之和为零，全部的两个相邻数据块之间的互相关之和为零；任意2个天线分别发射的训练序列中，全部的对应相同序列号的两个数据块之间的互相关之和为零，全部的对应相邻序列号的两个数据块之间的互相关之和为零。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述训练序列包括第一序列、第二序列，以及所述第一序列和所述第二序列的之间的第一零序列，其中，所述第一序列和所述第二序列的长度均为H个所述子序列，H是正整数，2＊H＜M；所述零序列长度为Z1个所述子序列，Z1是正整数，Z1+2＊H≤M。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当Nτ≥2时，在所述Nτ个天线各自发射的所述训练序列中，所述第一序列分别取自指定LS码的第i层中的A部中的多个序列，所述第二序列分别取自所述指定LS码的第i层中的B部中的多个序列；其中，
Figure FDA0002176758320000011
所述指定LS码由2个互补序列对(a,b)与(a',b')构造，所述2个互补序列对满足：
Ra,a'(τ)+Rb,b'(τ)＝0,0≤|τ|<L
Ra,a(τ)+Rb,b(τ)＝0,0≤|τ|<L
Ra',a'(τ)+Rb',b'(τ)＝0,0≤|τ|<L
其中，L是互补序列对(a,b)、(a',b')中的序列a、b、a'、b'的长度；所述指定LS码的每一层包括两部分：A部和B部，A部、B部均包括多个序列；A部中的序列由序列a、a′构成，B部中的序列由序列b、b'构成。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当Nτ＝1时，天线发射的所述训练序列中，所述第一序列和所述第二序列分别是一对互补序列(a,b)的a、b序列，Ra,a(τ)+Rb,b(τ)＝0,0≤|τ|<L，L是互补序列对(a,b)中a序列或b序列的长度。
5.如权利要求2－4中任一项所述的方法，其特征在于，所述M个数据块还包括第二零序列和第三零序列，其中，所述第二零序列插入在所述第一序列的前面，所述第三零序列插入在所述第二序列的后面；所述第二零序列、所述第三零序列的长度分别为Z2、Z3个所述子序列，Z1+Z2+Z3+2＊H＝M。
6.一种信号传输方法，其特征在于，包括：
接收Nτ个用于波束优化的数据包，所述Nτ个所述数据包是由发射端通过Nτ个天线分别发送的，Nτ是正整数；其中，每一个天线发射的所述数据包均包括所述天线发射的用于信道估计的训练序列；所述训练序列包括M个长度相同的子序列，M是正整数；其中：同一个天线发射的训练序列中，各个数据块的自相关之和为零，全部的两个相邻数据块之间的互相关之和为零；任意2个天线分别发射的训练序列中，全部的对应相同序列号的两个数据块之间的互相关之和为零，全部的对应相邻序列号的两个数据块之间的互相关之和为零；
利用所述数据包中的所述训练序列进行信道估计。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述训练序列包括第一序列、第二序列，以及所述第一序列和所述第二序列的之间的第一零序列，其中，所述第一序列和所述第二序列的长度均为H个所述子序列，H是正整数，2＊H＜M；所述零序列长度为Z1个所述子序列，Z1是正整数，Z1+2＊H≤M。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当Nτ≥2时，在所述Nτ个天线各自发射的所述训练序列中，所述第一序列分别取自指定LS码的第i层中的A部中的多个序列，所述第二序列分别取自所述指定LS码的第i层中的B部中的多个序列；其中，所述指定LS码由2个互补序列对(a,b)与(a',b')构造，所述2个互补序列对满足：
Ra,a'(τ)+Rb,b'(τ)＝0,0≤|τ|<L
Ra,a(τ)+Rb,b(τ)＝0,0≤|τ|<L
Ra',a'(τ)+Rb',b'(τ)＝0,0≤|τ|<L
其中，L是互补序列对(a,b)、(a',b')中的序列a、b、a'、b'的长度；所述指定LS码的每一层包括两部分：A部和B部，A部、B部均包括多个序列；A部中的序列由序列a、a′构成，B部中的序列由序列b、b'构成。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当Nτ＝1时，天线发射的所述训练序列中，所述第一序列和所述第二序列分别是一对互补序列(a,b)的a、b序列，Ra,a(τ)+Rb,b(τ)＝0,0≤|τ|<L，L是互补序列对(a,b)中a序列或b序列的长度。
10.如权利要求7－9中任一项所述的方法，其特征在于，所述M个数据块还包括第二零序列和第三零序列，其中，所述第二零序列插入在所述第一序列的前面，所述第三零序列插入在所述第二序列的后面；所述第二零序列、所述第三零序列的长度分别为Z2、Z3个所述子序列，Z1+Z2+Z3+2＊H＝M。
11.一种通信装置，其特征在于，包括：处理单元和发射单元，其中：
所述处理单元，用于配置Nτ个天线各自对应的用于波束优化的数据包，Nτ是正整数，每一个天线发射的所述数据包均包括所述天线发射的用于信道估计的训练序列；所述训练序列包括M个长度相同的子序列，M是正整数；其中：同一个天线发射的训练序列中，各个数据块的自相关之和为零，全部的两个相邻数据块之间的互相关之和为零；任意2个天线分别发射的训练序列中，全部的对应相同序列号的两个数据块之间的互相关之和为零，全部的对应相邻序列号的两个数据块之间的互相关之和为零；
所述发射单元，用于通过所述Nτ个天线分别发射所述Nτ个天线各自对应的所述用于波束优化的数据包。
12.如权利要求11所述的通信装置，其特征在于，所述训练序列包括第一序列、第二序列，以及所述第一序列和所述第二序列的之间的第一零序列，其中，所述第一序列和所述第二序列的长度均为H个所述子序列，H是正整数，2＊H＜M；所述零序列长度为Z1个所述子序列，Z1是正整数，Z1+2＊H≤M。
13.如权利要求12所述的通信装置，其特征在于，当Nτ≥2时，在所述Nτ个天线各自发射的所述训练序列中，所述第一序列分别取自指定LS码的第i层中的A部中的多个序列，所述第二序列分别取自所述指定LS码的第i层中的B部中的多个序列；其中，
Figure FDA0002176758320000031
所述指定LS码由2个互补序列对(a,b)与(a',b')构造，所述2个互补序列对满足：
Ra,a'(τ)+Rb,b'(τ)＝0,0≤|τ|<L
Ra,a(τ)+Rb,b(τ)＝0,0≤|τ|<L
Ra',a'(τ)+Rb',b'(τ)＝0,0≤|τ|<L
其中，L是互补序列对(a,b)、(a',b')中的序列a、b、a'、b'的长度；所述指定LS码的每一层包括两部分：A部和B部，A部、B部均包括多个序列；A部中的序列由序列a、a′构成，B部中的序列由序列b、b'构成。
14.如权利要求12所述的通信装置，其特征在于，当Nτ＝1时，天线发射的所述训练序列中，所述第一序列和所述第二序列分别是一对互补序列(a,b)的a、b序列，Ra,a(τ)+Rb,b(τ)＝0,0≤|τ|<L，L是互补序列对(a,b)中a序列或b序列的长度。
15.如权利要求12－14中任一项所述的通信装置，其特征在于，所述M个数据块还包括第二零序列和第三零序列，其中，所述第二零序列插入在所述第一序列的前面，所述第三零序列插入在所述第二序列的后面；所述第二零序列、所述第三零序列的长度分别为Z2、Z3个所述子序列，Z1+Z2+Z3+2＊H＝M。
16.一种通信装置，其特征在于，包括：处理单元和接收单元，其中：
所述接收单元，用于接收Nτ个用于波束优化的数据包，所述Nτ个所述数据包是由发射端通过Nτ个天线分别发送的，Nτ是正整数；其中，每一个天线发射的所述数据包均包括所述天线发射的用于信道估计的训练序列；所述训练序列包括M个长度相同的子序列，M是正整数；其中：同一个天线发射的训练序列中，各个数据块的自相关之和为零，全部的两个相邻数据块之间的互相关之和为零；任意2个天线分别发射的训练序列中，全部的对应相同序列号的两个数据块之间的互相关之和为零，全部的对应相邻序列号的两个数据块之间的互相关之和为零；
所述处理单元，用于利用所述数据包中的所述训练序列进行信道估计。
17.如权利要求16所述的通信装置，其特征在于，所述训练序列包括第一序列、第二序列，以及所述第一序列和所述第二序列的之间的第一零序列，其中，所述第一序列和所述第二序列的长度均为H个所述子序列，H是正整数，2＊H＜M；所述零序列长度为Z1个所述子序列，Z1是正整数，Z1+2＊H≤M。
18.如权利要求17所述的通信装置，其特征在于，当Nτ≥2时，在所述Nτ个天线各自发射的所述训练序列中，所述第一序列分别取自指定LS码的第i层中的A部中的多个序列，所述第二序列分别取自所述指定LS码的第i层中的B部中的多个序列；其中，
Figure FDA0002176758320000041
所述指定LS码由2个互补序列对(a,b)与(a',b')构造，所述2个互补序列对满足：
Ra,a'(τ)+Rb,b'(τ)＝0,0≤|τ|<L
Ra,a(τ)+Rb,b(τ)＝0,0≤|τ|<L
Ra',a'(τ)+Rb',b'(τ)＝0,0≤|τ|<L
其中，L是互补序列对(a,b)、(a',b')中的序列a、b、a'、b'的长度；所述指定LS码的每一层包括两部分：A部和B部，A部、B部均包括多个序列；A部中的序列由序列a、a′构成，B部中的序列由序列b、b'构成。
19.如权利要求17所述的通信装置，其特征在于，当Nτ＝1时，天线发射的所述训练序列中，所述第一序列和所述第二序列分别是一对互补序列(a,b)的a、b序列，Ra,a(τ)+Rb,b(τ)＝0,0≤|τ|<L，L是互补序列对(a,b)中a序列或b序列的长度。
20.如权利要求17－19中任一项所述的通信装置，其特征在于，所述M个数据块还包括第二零序列和第三零序列，其中，所述第二零序列插入在所述第一序列的前面，所述第三零序列插入在所述第二序列的后面；所述第二零序列、所述第三零序列的长度分别为Z2、Z3个所述子序列，Z1+Z2+Z3+2＊H＝M。
21.一种通信装置，其特征在于，包括：发射器、存储器以及耦合于所述存储器的处理器，其中：
所述发射器用于通过Nτ个天线发射用于波束优化的数据包，Nτ是正整数，每一个天线发射的所述数据包均包括所述天线发射的用于信道估计的训练序列；所述训练序列包括M个长度相同的子序列，M是正整数；其中：同一个天线发射的训练序列中，各个数据块的自相关之和为零，全部的两个相邻数据块之间的互相关之和为零；任意2个天线分别发射的训练序列中，全部的对应相同序列号的两个数据块之间的互相关之和为零，全部的对应相邻序列号的两个数据块之间的互相关之和为零。
22.一种通信装置，其特征在于，包括：接收器、存储器以及耦合于所述存储器的处理器，其中：
所述接收器用于接收Nτ个用于波束优化的数据包，所述Nτ个所述数据包是由发射端通过Nτ个天线分别发送的，Nτ是正整数；其中，每一个天线发射的所述数据包均包括所述天线发射的用于信道估计的训练序列；所述训练序列包括M个长度相同的子序列，M是正整数；其中：同一个天线发射的训练序列中，各个数据块的自相关之和为零，全部的两个相邻数据块之间的互相关之和为零；任意2个天线分别发射的训练序列中，全部的对应相同序列号的两个数据块之间的互相关之和为零，全部的对应相邻序列号的两个数据块之间的互相关之和为零；
所述处理器用于利用所述数据包中的所述训练序列进行信道估计。
23.一种通信系统，其特征在于，包括：第一通信装置和第二通信装置，其中：所述第一通信装置用于通过Nτ个天线发射用于波束优化的数据包，每一个天线发射的所述数据包均包括所述天线发射的用于信道估计的训练序列；所述第二通信装置用于接收所述Nτ个用于波束优化的数据包，并利用所述数据包中的所述训练序列进行信道估计；
其中，Nτ是正整数；各个天线发射的所述训练序列包括M个长度相同的子序列，M是正整数；其中：同一个天线发射的训练序列中，各个数据块的自相关之和为零，全部的两个相邻数据块之间的互相关之和为零；任意2个天线分别发射的训练序列中，全部的对应相同序列号的两个数据块之间的互相关之和为零，全部的对应相邻序列号的两个数据块之间的互相关之和为零。
24.如权利要求23所述的通信系统，其特征在于，所述第一通信装置是权利要求12－15中任一项所述的通信装置，所述第二通信装置是权利要求17－20中任一项所述的通信装置。
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