CN109039395A - 波束选择方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种波束选择方法，该波束选择方法包括：获取基站各波束的能量以及波束负荷；根据各波束的能量以及波束负荷，确定待接入的目标波束；向基站上报目标波束信息，以接入到所述目标波束。本发明还公开了一种波束选择装置。本发明能够优化用户终端的波束选择。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种波束选择方法及装置。
背景技术
随着诸如虚拟现实，人工智能等新兴领域的不断开发，对大容量，高可靠，低时延网络的需求正在日渐提升。根据香农公式，一个最有效提高系统容量的方式就是增大传输带宽。而现在低频(小于6GHz)的频带资源已经非常紧俏，因此想要拓宽传输带宽，需要发展高频通信，从而可以利用高频尚未被开发和使用的大带宽进行大数据量的高速通信。
高频信号与低频信号的最大区别在于其高路径损耗和低穿透性。基于这个特点，同已趋于成熟的低频通信比较，高频通信首先要面临的问题就是覆盖范围大幅降低的问题。解决覆盖问题的主要途径，就是在发送端和接收端都设计波束赋型来提高发送和接收增益，从而补偿更大的路径损耗带来的损失。由此模数混合波束赋型已经被越来越多的接受为高频通信的一个关键技术。关于模数混合赋型的控制策略也就成为了高频的一个关键课题。其中，模拟波束的训练，跟踪和测量更是关键课题中的一个重要问题。
在波束训练的方面，目前方案是基站遍历波束，发送参考信号，供各个用户终端对波束进行测量，并上报测量结果。但是在此过程中，终端侧没有其他终端的波束信息，只能按照自己的最优波束进行上报。由于每个用户终端上报的波束信息有限，基站能够获得的信息就已经错失了很多终端空分调度的机会。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种波束选择方法及装置，旨在优化用户终端的波束选择。
为实现上述目的，本发明提供一种波束选择方法，该波束选择方法包括：
获取基站各波束的能量以及波束负荷；
根据各波束的能量以及波束负荷，确定待接入的目标波束；
向基站上报目标波束信息，以接入到所述目标波束。
进一步地，本发明还提供一种波束选择装置，该波束选择装置包括：
获取模块，用于获取基站各波束的能量以及波束负荷；
第一确定模块，用于根据各波束的能量以及波束负荷，确定待接入的目标波束；
上报模块，用于向基站上报目标波束信息，以接入到所述目标波束。
本发明通过用户终端获取基站整体的负荷信息，在波束测量上报时，对上报结果进行优化，让基站得到更合理的上报信息。具体的，用户终端首先获取到基站各波束的能量以及波束负荷，然后根据各波束的能量以及波束负荷进行综合判断，确定待接入的目标波束，最后向基站上报目标波束信息，实现优化用户终端波束选择的目的。
附图说明
图1为本发明用户终端一个可选的的硬件结构示意图；
图2为本发明波束选择方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明波束选择方法第一实施例中基站和用户终端的位置关系示意图；
图4为本发明波束选择方法第二实施例中的一种配置方案示意图；
图5为本发明波束选择方法第二实施例中的另一种配置方案示意图；
图6为本发明波束选择方法第二实施例中的又一种配置方案示意图；
图7为本发明波束选择装置第一实施例的模块示意图；
图8为本发明基站一个可选的的硬件结构示意图；
图9为本发明波束选择方法第四实施例的流程示意图；
图10为本发明波束选择装置第四实施例的模块示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的主要解决方案是：通过用户终端获取基站整体的负荷信息，在波束测量上报时，对上报结果进行优化，让基站得到更合理的上报信息。具体的，用户终端首先获取到基站各波束的能量以及波束负荷，然后根据各波束的能量以及波束负荷进行综合判断，确定待接入的目标波束，最后向基站上报目标波束信息，实现优化用户终端波束选择的目的。
如图1所示，图1是本发明用户终端一个可选的结构示意图。
如图1所示，该用户终端可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口等。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如Wi-Fi接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的用户终端结构并不构成对用户终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，在本发明用户终端的较佳实施例中，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及波束选择程序。
在图1所示的用户终端中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的波束选择程序，并执行以下操作：
获取基站各波束的能量以及波束负荷；
根据各波束的能量以及波束负荷，确定待接入的目标波束；
向基站上报目标波束信息，以接入到目标波束。
进一步地，处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的波束选择程序，还执行以下操作：
接收基站发送的波束资源和波束负荷的映射关系；
选中基站的一波束；
确定选中波束各资源位置的测量信号的能量，将确定的各能量中的最大能量作为选中波束的能量，并基于接收的前述映射关系，将最大能量的资源位置所对应的波束负荷作为选中波束的波束负荷；
继续选中基站的一波束，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
进一步地，处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的波束选择程序，还执行以下操作：
接收基站通过广播消息、无线资源控制信令和控制信道消息中至少一种方式所发送的波束资源和波束负荷的映射关系。
进一步地，处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的波束选择程序，还执行以下操作：
接收基站发送的各波束的波束负荷；
选中基站的一波束；
确定选中波束各资源位置的测量信号的能量，将确定的各能量中的最大量作为选中波束的能量；
继续选中基站的一波束，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
进一步地，处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的波束选择程序，还执行以下操作：
接收基站通过系统信息块消息和控制信道信令中至少一种方式所发送的各波束的波束负荷。
进一步地，处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的波束选择程序，还执行以下操作：
将能量大于或等于预设能量的各波束中，波束负荷最小的波束确定为目标波束；
或者，将能量大于或等于预设能量的各波束中，波束负荷最小且能量最大的波束确定为目标波束。
进一步地，波束负荷包括波束已接入的用户终端数、波束已接入的用户终端数与基站接入总用户终端数的比例以及波束接入用户终端的概率中的至少一种。
进一步地，本发明还提供一种波束选择方法，应用于图1所示的用户终端，参照图2，在本发明波束选择方法的第一实施例中，该波束选择方法包括：
步骤S10，获取基站各波束的能量以及波束负荷；
步骤S20，根据各波束的能量以及波束负荷，确定待接入的目标波束；
步骤S30，向基站上报目标波束信息，以接入到目标波束。
需要说明的是，本发明提供的波束选择方法由图1所示的用户终端执行，该用户终端可以包括诸如手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、个人数字助理(Personal DigitalAssistant，PDA)、便捷式媒体播放器(Portable Media Player，PMP)、导航装置、可穿戴设备(如智能手环)、计步器等。
参照图3，为基站和用户终端的位置关系示意图，如图3所示，可以看到部分波束接入用户终端众多，负荷大，而部分波束接入用户终端较小，负荷小，若用户终端在进行波束测量时，能够考虑基站整体的负荷信息，则可寻找到更适用于用户终端接入的基站侧波束。
为此，在本发明实施例中，用户终端首先对基站各波束的能量以及波束负荷进行获取，其中，波束的能量可通过测量得到，波束负荷可通过隐式或显式的方式进行获取。
需要说明的是，波束负荷包括但不限于波束已接入的用户终端数，波束已接入用户终端数与基站接入总用户终端数的比例，波束接入用户终端的概率，以及其他能够表征波束上终端多少的函数关系，本发明不做具体限制。
例如，用户终端获取到某波束的波束负荷为：该波束已接入的用户终端数“4”；
又例如，用户终端获取到某波束的波束负荷为：该波束已接入用户终端数与基站接入总用户终端数的比例“25％”；
又例如，用户终端获取到某波束的波束负荷为：波束接入用户终端的概率“50％”。
此外，在将波束接入用户终端的概率作为波束负荷时，按照如下公式确定波束接入用户终端的概率：
其中，Pb表示b波束接入用户终端的概率，表示b波束已接入的用户终端数，例如，b波束已接入3个用户终端，则b波束再接入一个用户终端的概率为1/(3+1)＝25％。
在获取到基站各波束的能量以及波束负荷之后，根据各波束的能量以及波束负荷进行综合判断，确定待接入的目标波束。
可选地，在一实施例中，步骤S20包括：
将能量大于或等于预设能量的各波束中，波束负荷最小的波束确定为目标波束。
可选地，在一实施例中，步骤S20包括：
将能量大于或等于预设能量的各波束中，波束负荷最小且能量最大的波束确定为目标波束。
需要说明的是，以上描述的预设能量可由本领域技术人员根据实际需要间设置，本发明不做具体限制，例如，本发明实施例将其设置为波束能够接入用户终端的最小能量。
在确定待接入的目标波束之后，向基站上报目标波束信息，以接入到目标波束。
为验证本发明优化效果，进行了如下仿真：
仿真基站有12个波束，相互正交。随机共12个用户终端，每个用户终端有50％概率只有1个波束，有50％概率有2个波束，一个波束能量优于另一个。用户终端按顺序接入，即基站在接入用户终端时，知道前面用户终端的波束分布信息。不可以两个用户终端同时接入到同一个波束，用同一份资源传输。波束负荷分为3级，每个用户终端上报一个最优波束。仿真1000次，在知道负荷信息的情况下，基站接入的平均用户终端数，比不知道负荷信息的情况下接入的平均终端数多1.7个。
本发明提出的波束选择方法，通过用户终端获取基站整体的负荷信息，在波束测量上报时，对上报结果进行优化，让基站得到更合理的上报信息。具体的，用户终端首先获取到基站各波束的能量以及波束负荷，然后根据各波束的能量以及波束负荷进行综合判断，确定待接入的目标波束，最后向基站上报目标波束信息，实现优化用户终端波束选择的目的。
进一步地，基于第一实施例，提出了本发明波束选择方法的第二实施例，在本实施例中，步骤S10包括：
接收基站发送的波束资源和波束负荷的映射关系；
选中基站的一波束；
确定选中波束各资源位置的测量信号的能量，将确定的各能量中的最大能量作为选中波束的能量，并基于接收的前述映射关系，将最大能量的资源位置所对应的波束负荷作为选中波束的波束负荷；
继续选中基站的一波束，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
需要说明的是，本实施例在前述第一实施例的基础上，提供了一种用户终端通过隐式方式获取波束负荷的方案，以下仅对此进行描述，其他可参照前述第一实施例，此处不再赘述。
本发明实施例中，为实现用户终端隐式获取基站各波束的波束负荷，对应需要由基站通过资源映射隐式携带波束负荷。
在具体实施时，首先由基站给每个波束分配M(M≥1)个下行测量信号的资源，包括频域、时域和/或码域的资源，测量信号包括但不限于Zadoff-Chu序列，PN(Pseudo-noise，伪噪声)序列等随机序列，具体可由本领域技术人员根据实际需要选用合适的随机序列作为测量信号，例如，本实施例采用m序列作为测量信号，m序列即最长线性移位寄存器序列，为目前广泛应用的一种PN序列。
在完成资源分配之后，由基站预先定义波束资源和波束负荷的映射关系。具体的，基站首先定义M个波束负荷，波束负荷的表征可由仿真或实际经验得到，包括但不限于波束已接入的用户终端数，波束已接入用户终端数与基站接入总用户终端数的比例，波束接入用户终端的概率，以及其他能够表征波束上终端多少的函数关系。之后，将定义的M个波束负荷映射到之前分配的M个资源上。
在完成波束资源和波束负荷的映射之后，基站将波束资源和波束负荷的映射关系向外发送。可选地，基站可将波束资源和波束负荷的映射关系携带在广播消息、无线资源控制信令以及控制信道信息等下行消息向外发送。
相应的，在本实施例中，用户终端在接收基站发送的波束资源和波束负荷的映射关系时，具体接收基站通过广播消息、无线资源控制信令和控制信道消息中至少一种方式，所发送的波束资源和波束负荷的映射关系。
另一方面，基站在发出波束资源与波束负荷的映射关系之后，将波束根据波束负荷映射到资源上，具体的，基站根据之前的波束上报结果，针对各波束，确定各波束的波束负荷，并在各波束对应波束负荷的资源位置下发测量信号。
用户终端在接收到基站发送的波束资源和波束负荷的映射关系之后，选中基站的一波束，然后比较该选中波束M个资源位置的测量信号的能量，确定选中波束M个资源位置的测量信号的能量中的最大能量，将确定的最大能量作为选中波束的能量，同时，根据波束资源和波束负荷的映射关系，将最大能量的资源位置所对应的波束负荷作为选中波束的波束负荷，如此往复，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
以下结合几个具体示例对本发明方案进行详细说明。
示例一
基站将已接入用户终端分类到12个波束中，覆盖120度，波束之间采用频分资源。M＝3，即每个波束分配3个资源位置，具体采用码分区分，测量信号为Zadoff-Chu序列，码分利用不同的母码实现。波束负荷采用波束已接入用户终端数的多少来表征。
基站预先定义M＝3个母码资源的Zadoff-Chu序列作为不同波束负荷的标志，定义见表1，N1，N2根据经验配置参数：
| 负荷 | 波束终端个数 | Zadoff-Chu序列 |
| 1 | N1>n | u1，v1 |
| 2 | N2>n≥N1 | u2，v2 |
| 3 | n≥N2 | u3；v3 |
表1
Zadoff-Chu序列的生成公式如下：
其中， 为序列的长度。
将M＝3和3个母码序列的配置通过广播消息通知到用户终端，让用户终端了解该基站波束的所有下行测量信号，并明确波束资源和波束负荷的映射关系。
然后，基站根据已接入用户终端之前训练的波束信息，得到各个波束的终端个数，进行资源的映射。例如，若该波束被定义为负荷3，则其发送测量信号的序列为u3，v3。如图4所示，显示了一个可能的资源配置，其中纵向表示频率资源，横向表示时间资源，不同颜色表示不同码字，数字表示波束编号。
用户终端接收到基站通过广播信息发送的波束资源和波束负荷的映射关系，分别在不同波束对应的频率资源上用3个母码序列做相关，得到的能量取最大值，作为该波束的能量，同时判断波束负荷。
在确定12个波束各自的能量以及波束负荷之后，用户终端确定12个波束中，能量大于或等于预设能量，且波束负荷最小的波束为目标波束，进行上报。
示例二
基站将已接入用户终端分类到8个波束中，覆盖120度，波束之间采用频分资源。M＝2，即每个波束分配2个资源位置，具体采用时分区分，测量信号为Zadoff-Chu序列，波束负荷采用不考虑其他因素优先级影响的，波束接入用户终端的概率来表征。
基站预先定义M＝2个时域资源位置为一组测量信号，不同符号作为不同负荷的标志，定义见表2，p1根据经验配置参数：
| 负荷 | 终端接入概率 | 时域符号编号 |
| 1 | >p1 | 0 |
| 2 | ≤p1 | 1 |
表2
计算b波束的接入概率公式为：
其中，表示b波束上已有用户终端数。
基站将波束资源和波束负荷的映射关系通过广播消息通知到用户终端，让用户终端了解该基站波束的所有下行测量信号，并明确波束资源和波束负荷的映射关系。
然后，基站根据已接入用户终端之前训练的波束信息，得到各个波束的终端个数，进行资源的映射。例如，若该波束被定义为负荷2，则其发送测量信号的时域资源为符号1。如图5所示，显示了一个可能的资源配置，其中纵向表示频率资源，横向表示时间资源，数字表示波束编号。
用户终端接收到基站通过广播信息发送的波束资源和波束负荷的映射关系，分别在不同波束对应的频率资源上做相关，得到的能量取最大值，作为该波束的能量，同时判断波束负荷。
在确定8个波束各自的能量以及波束负荷之后，用户终端进一步确定能量大于或等于预设能量的波束中，波束负荷最小且能力最大的波束为目标波束，进行上报。
示例三
基站将已接入用户终端分类到6个波束中，覆盖120度，波束之间采用频分资源。M＝4，即每个波束分配4个资源位置，具体采用2频分2码分区分，测量信号为PN序列。波束负荷采用波束内用户终端数占基站总用户终端数的比例来表征。
基站侧预先定义M＝4个频域、码域资源，不同符号作为不同负荷的标志，定义见表3，R1，R2，R3，R4根据经验配置参数：
| 负荷 | 终端比例 | 频域码域编号 |
| 1 | 0<r≤R1 | 频域0；码0 |
| 2 | R1<r≤R2 | 频域0；码1 |
| 3 | R3<r≤R4 | 频域1；码0 |
| 4 | r>R4 | 频域1；码1 |
表3
PN序列定义:
其中，
c(n)＝(x1(n+Nc)+x2(n+Nc))mod2
x1(n+31)＝(x1(n+3)+x1(n))mod2
x2(n+31)＝(x2(n+3)+x2(n+2)+x2(n+1)+x2(n))mod2，
Npn为序列长度，Nc＝1600，x1(0)＝1,x1(n)＝0,n＝1,2,...,30，
基站将波束资源和波束负荷的映射关系通过广播消息通知到用户终端，让用户终端了解该基站波束的所有下行测量信号，并明确波束资源和波束负荷的映射关系。
然后，基站根据已接入用户终端之前训练的波束信息，得到各个波束的终端个数，进行资源的映射。例如，若该波束被定义为负荷4，则其发送测量信号的频域资源为1，码域资源为1。如图6所示，显示了一个可能的资源配置，其中纵向表示频率资源，横向表示时间资源，数字表示波束编号。
用户终端接收到基站通过广播信息发送的波束资源和波束负荷的映射关系，分别在不同波束对应的频率资源上做相关，得到的能量取最大值，作为该波束的能量，同时判断波束负荷。
在确定6个波束各自的能量以及波束负荷之后，用户终端进一步确定能量大于或等于预设能量的波束中，波束负荷最小且能力最大的波束为目标波束，进行上报。
进一步地，基于第一实施例，提出本发明波束选择方法的第三实施例，在本实施例中，步骤S10包括：
接收基站发送的各波束的波束负荷；
选中基站的一波束；
确定选中波束各资源位置的测量信号的能量，将确定的各能量中的最大量作为选中波束的能量；
继续选中基站的一波束，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
需要说明的是，本实施例在前述第一实施例的基础上，提供了一种用户终端通过显式方式获取波束负荷的方案，以下仅对此进行描述，其他可参照前述第一实施例，此处不再赘述。
本发明实施例中，为实现用户终端显式获取基站各波束的波束负荷，首先由基站定义M个波束负荷，波束负荷的表征可由仿真或实际经验得到，包括但不限于波束已接入的用户终端数，波束已接入用户终端数与基站接入总用户终端数的比例，波束接入用户终端的概率，以及其他能够表征波束上终端多少的函数关系。
在完成波束负荷的定义，并确定各波束的波束负荷之后，基站将各波束的波束负荷向外发送。可选地，基站可将波束和波束负荷的映射关系携带在系统信息块消息和控制信道信令等信令中向外发送。
相应的，在本实施例中，用户终端在接收基站发送的接收基站发送的各波束的波束负荷时，具体接收基站通过系统信息块消息和控制信道信令中至少一种方式，所发送的各波束的波束负荷。
用户终端在接收到基站发送的各波束的波束负荷之后，选中基站的一波束，然后比较该选中波束M个资源位置的测量信号的能量，确定选中波束M个资源位置的测量信号的能量中的最大能量，将确定的最大能量作为选中波束的能量，如此往复，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
以下结合具体示例对本发明方案进行详细说明。
基站将已接入用户终端分类到6个波束中，覆盖120度，波束之间采用频分资源。基站侧预先定义M＝4个负荷，波束负荷采用波束内用户终端数占基站总用户终端数的比例来表征，定义见表4。R1，R2，R3，R4根据经验配置参数：
| 负荷 | 终端比例 |
| 1 | 0<r≤R1 |
| 2 | R1<r≤R2 |
| 3 | R3<r≤R4 |
| 4 | r>R4 |
表4
基站将各波束的波束负荷通过系统信息块消息通知到用户终端，让用户终端了解每个波束的波束负荷。
用户终端接收到基站通知的，各波束的波束负荷，并根据对各波束训练的结果得到波束的能量，对于各波束，将得到的能量取最大值作为其能量。
在确定6个波束各自的能量以及波束负荷之后，用户终端进一步确定能量大于或等于预设能量的波束中，波束负荷最小且能力最大的波束为目标波束，进行上报。
进一步地，本发明还提供一种波束选择装置，应用于图1所示的用户终端，参照图7，在本发明波束选择装置的第一实施例中，该波束选择装置包括：
获取模块10，用于获取基站各波束的能量以及波束负荷；
第一确定模块20，用于根据各波束的能量以及波束负荷，确定待接入的目标波束；
上报模块30，用于向基站上报目标波束信息，以接入到目标波束。
参照图3，为基站和用户终端的位置关系示意图，如图3所示，可以看到部分波束接入用户终端众多，负荷大，而部分波束接入用户终端较小，负荷小，若用户终端在进行波束测量时，能够考虑基站整体的负荷信息，则可寻找到更适用于用户终端接入的基站侧波束。
为此，在本发明实施例中，获取模块10首先对基站各波束的能量以及波束负荷进行获取，其中，波束的能量可通过测量得到，波束负荷可通过隐式或显式的方式进行获取。
需要说明的是，波束负荷包括但不限于波束已接入的用户终端数，波束已接入用户终端数与基站接入总用户终端数的比例，波束接入用户终端的概率，以及其他能够表征波束上终端多少的函数关系，本发明不做具体限制。
例如，获取模块10获取到某波束的波束负荷为：该波束已接入的用户终端数“4”；
又例如，获取模块10获取到某波束的波束负荷为：该波束已接入用户终端数与基站接入总用户终端数的比例“25％”；
又例如，获取模块10获取到某波束的波束负荷为：波束接入用户终端的概率“50％”。
此外，在将波束接入用户终端的概率作为波束负荷时，按照如下公式确定波束接入用户终端的概率：
其中，Pb表示b波束接入用户终端的概率，表示b波束已接入的用户终端数，例如，b波束已接入3个用户终端，则b波束再接入一个用户终端的概率为1/(3+1)＝25％。
在获取模块10获取到基站各波束的能量以及波束负荷之后，第一确定模块20根据各波束的能量以及波束负荷进行综合判断，确定待接入的目标波束。
可选地，在一实施例中，第一确定模块20用于将能量大于或等于预设能量的各波束中，波束负荷最小的波束确定为目标波束；或者，用于将将能量大于或等于预设能量的各波束中，波束负荷最小且能量最大的波束确定为目标波束。
需要说明的是，以上描述的预设能量可由本领域技术人员根据实际需要间设置，本发明不做具体限制，例如，本发明实施例将其设置为波束能够接入用户终端的最小能量。
在第一确定模块20确定待接入的目标波束之后，上报模块30向基站上报目标波束信息，以接入到目标波束。
为验证本发明优化效果，进行了如下仿真：
仿真基站有12个波束，相互正交。随机共12个用户终端，每个用户终端有50％概率只有1个波束，有50％概率有2个波束，一个波束能量优于另一个。用户终端按顺序接入，即基站在接入用户终端时，知道前面用户终端的波束分布信息。不可以两个用户终端同时接入到同一个波束，用同一份资源传输。波束负荷分为3级，每个用户终端上报一个最优波束。仿真1000次，在知道负荷信息的情况下，基站接入的平均用户终端数，比不知道负荷信息的情况下接入的平均终端数多1.7个。
本发明提出的波束选择装置，在应用于用户终端时，通过获取基站整体的负荷信息，在波束测量上报时，对上报结果进行优化，让基站得到更合理的上报信息。具体的，首先获取到基站各波束的能量以及波束负荷，然后根据各波束的能量以及波束负荷进行综合判断，确定待接入的目标波束，最后向基站上报目标波束信息，实现优化用户终端波束选择的目的。
进一步地，基于第一实施例，提出本发明波束选择装置的第二实施例，对应于前述波束选择方法的第二实施例，在本实施例中，获取模块10还用于接收基站发送的波束资源和波束负荷的映射关系；还用于选中基站的一波束；还用于确定选中波束各资源位置的测量信号的能量，将确定的各能量中的最大能量作为选中波束的能量，并基于接收的前述映射关系，将最大能量的资源位置所对应的波束负荷作为选中波束的波束负荷；还用于继续选中基站的一波束，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
需要说明的是，本实施例在前述第一实施例的基础上，提供了一种获取模块10通过隐式方式获取波束负荷的方案，以下仅对此进行描述，其他可参照前述第一实施例，此处不再赘述。
本发明实施例中，为实现获取模块10隐式获取基站各波束的波束负荷，对应需要由基站通过资源映射隐式携带波束负荷。
在具体实施时，首先由基站给每个波束分配M(M≥1)个下行测量信号的资源，包括频域、时域和/或码域的资源，测量信号包括但不限于Zadoff-Chu序列，PN(Pseudo-noise，伪噪声)序列等随机序列，具体可由本领域技术人员根据实际需要选用合适的随机序列作为测量信号，例如，本实施例采用m序列作为测量信号，m序列即最长线性移位寄存器序列，为目前广泛应用的一种PN序列。
在完成资源分配之后，由基站预先定义波束资源和波束负荷的映射关系。具体的，基站首先定义M个波束负荷，波束负荷的表征可由仿真或实际经验得到，包括但不限于波束已接入的用户终端数，波束已接入用户终端数与基站接入总用户终端数的比例，波束接入用户终端的概率，以及其他能够表征波束上终端多少的函数关系。之后，将定义的M个波束负荷映射到之前分配的M个资源上。
在完成波束资源和波束负荷的映射之后，基站将波束资源和波束负荷的映射关系向外发送。可选地，基站可将波束资源和波束负荷的映射关系携带在广播消息、无线资源控制信令以及控制信道信息等下行消息向外发送。
相应的，在本实施例中，获取模块10在接收基站发送的波束资源和波束负荷的映射关系时，具体接收基站通过广播消息、无线资源控制信令和控制信道消息中至少一种方式，所发送的波束资源和波束负荷的映射关系。
另一方面，基站在发出波束资源与波束负荷的映射关系之后，将波束根据波束负荷映射到资源上，具体的，基站根据之前的波束上报结果，针对各波束，确定各波束的波束负荷，并在各波束对应波束负荷的资源位置下发测量信号。
获取模块10在接收到基站发送的波束资源和波束负荷的映射关系之后，选中基站的一波束，然后比较该选中波束M个资源位置的测量信号的能量，确定选中波束M个资源位置的测量信号的能量中的最大能量，将确定的最大能量作为选中波束的能量，同时，根据波束资源和波束负荷的映射关系，将最大能量的资源位置所对应的波束负荷作为选中波束的波束负荷，如此往复，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
以下结合几个具体示例对本发明方案进行详细说明。
示例一
基站将已接入用户终端分类到12个波束中，覆盖120度，波束之间采用频分资源。M＝3，即每个波束分配3个资源位置，具体采用码分区分，测量信号为Zadoff-Chu序列，码分利用不同的母码实现。波束负荷采用波束已接入用户终端数的多少来表征。
基站预先定义M＝3个母码资源的Zadoff-Chu序列作为不同波束负荷的标志，定义见表1，N1，N2根据经验配置参数。
Zadoff-Chu序列的生成公式如下：
其中， 为序列的长度。
将M＝3和3个母码序列的配置通过广播消息通知到获取模块10，让获取模块10了解该基站波束的所有下行测量信号，并明确波束资源和波束负荷的映射关系。
然后，基站根据已接入用户终端之前训练的波束信息，得到各个波束的终端个数，进行资源的映射。例如，若该波束被定义为负荷3，则其发送测量信号的序列为u3，v3。如图4所示，显示了一个可能的资源配置，其中纵向表示频率资源，横向表示时间资源，不同颜色表示不同码字，数字表示波束编号。
获取模块10接收到基站通过广播信息发送的波束资源和波束负荷的映射关系，分别在不同波束对应的频率资源上用3个母码序列做相关，得到的能量取最大值，作为该波束的能量，同时判断波束负荷。
在获取模块10确定12个波束各自的能量以及波束负荷之后，第一确定模块20确定12个波束中，能量大于或等于预设能量，且波束负荷最小的波束为目标波束，由上报模块30进行上报。
示例二
基站将已接入用户终端分类到8个波束中，覆盖120度，波束之间采用频分资源。M＝2，即每个波束分配2个资源位置，具体采用时分区分，测量信号为Zadoff-Chu序列，波束负荷采用不考虑其他因素优先级影响的，波束接入用户终端的概率来表征。
基站预先定义M＝2个时域资源位置为一组测量信号，不同符号作为不同负荷的标志，定义见表2，p1根据经验配置参数。
计算b波束的接入概率公式为：
其中，表示b波束上已有用户终端数。
基站将波束资源和波束负荷的映射关系通过广播消息通知到获取模块10，让获取模块10了解该基站波束的所有下行测量信号，并明确波束资源和波束负荷的映射关系。
然后，基站根据已接入用户终端之前训练的波束信息，得到各个波束的终端个数，进行资源的映射。例如，若该波束被定义为负荷2，则其发送测量信号的时域资源为符号1。如图5所示，显示了一个可能的资源配置，其中纵向表示频率资源，横向表示时间资源，数字表示波束编号。
获取模块10接收到基站通过广播信息发送的波束资源和波束负荷的映射关系，分别在不同波束对应的频率资源上做相关，得到的能量取最大值，作为该波束的能量，同时判断波束负荷。
在获取模块10确定8个波束各自的能量以及波束负荷之后，第一确定模块20进一步确定能量大于或等于预设能量的波束中，波束负荷最小且能力最大的波束为目标波束，由上报模块30进行上报。
示例三
基站将已接入用户终端分类到6个波束中，覆盖120度，波束之间采用频分资源。M＝4，即每个波束分配4个资源位置，具体采用2频分2码分区分，测量信号为PN序列。波束负荷采用波束内用户终端数占基站总用户终端数的比例来表征。
基站侧预先定义M＝4个频域、码域资源，不同符号作为不同负荷的标志，定义见表3，R1，R2，R3，R4根据经验配置参数。
PN序列定义:
其中，
c(n)＝(x1(n+Nc)+x2(n+Nc))mod2
x1(n+31)＝(x1(n+3)+x1(n))mod2
x2(n+31)＝(x2(n+3)+x2(n+2)+x2(n+1)+x2(n))mod2，
Npn为序列长度，Nc＝1600，x1(0)＝1,x1(n)＝0,n＝1,2,...,30，
基站将波束资源和波束负荷的映射关系通过广播消息通知到获取模块10，让获取模块10了解该基站波束的所有下行测量信号，并明确波束资源和波束负荷的映射关系。
然后，基站根据已接入用户终端之前训练的波束信息，得到各个波束的终端个数，进行资源的映射。例如，若该波束被定义为负荷4，则其发送测量信号的频域资源为1，码域资源为1。如图6所示，显示了一个可能的资源配置，其中纵向表示频率资源，横向表示时间资源，数字表示波束编号。
获取模块10接收到基站通过广播信息发送的波束资源和波束负荷的映射关系，分别在不同波束对应的频率资源上做相关，得到的能量取最大值，作为该波束的能量，同时判断波束负荷。
在获取模块10确定6个波束各自的能量以及波束负荷之后，第一确定模块20进一步确定能量大于或等于预设能量的波束中，波束负荷最小且能力最大的波束为目标波束，由上报模块30进行上报。
进一步地，基于第一实施例，提出本发明波束选择装置的第三实施例，对应于前述波束选择方法的第三实施例，在本实施例中，获取模块10还用于接收基站发送的各波束的波束负荷；还用于选中基站的一波束；还用于确定选中波束各资源位置的测量信号的能量，将确定的各能量中的最大量作为选中波束的能量；还用于继续选中基站的一波束，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
需要说明的是，本实施例在前述第一实施例的基础上，提供了一种获取模块10通过显式方式获取波束负荷的方案，以下仅对此进行描述，其他可参照前述第一实施例，此处不再赘述。
本发明实施例中，为实现获取模块10显式获取基站各波束的波束负荷，首先由基站定义M个波束负荷，波束负荷的表征可由仿真或实际经验得到，包括但不限于波束已接入的用户终端数，波束已接入用户终端数与基站接入总用户终端数的比例，波束接入用户终端的概率，以及其他能够表征波束上终端多少的函数关系。
在完成波束负荷的定义之后，基站将各波束的波束负荷向外发送。可选地，基站可将波束和波束负荷的映射关系携带在系统信息块消息和控制信道信令等信令中向外发送。
相应的，在本实施例中，获取模块10在接收基站发送的接收基站发送的各波束的波束负荷时，具体接收基站通过系统信息块消息和控制信道信令中至少一种方式，所发送的各波束的波束负荷。
获取模块10在接收到基站发送的各波束的波束负荷之后，选中基站的一波束，然后比较该选中波束M个资源位置的测量信号的能量，确定选中波束M个资源位置的测量信号的能量中的最大能量，将确定的最大能量作为选中波束的能量，如此往复，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
以下结合具体示例对本发明方案进行详细说明。
基站将已接入用户终端分类到6个波束中，覆盖120度，波束之间采用频分资源。基站侧预先定义M＝4个负荷，波束负荷采用波束内用户终端数占基站总用户终端数的比例来表征，定义见表4。R1，R2，R3，R4根据经验配置参数。
基站将各波束的波束负荷通过系统信息块消息通知到获取模块10，让获取模块10了解每个波束的波束负荷。
获取模块10接收到基站通知的，各波束的波束负荷，并根据对各波束训练的结果得到波束的能量，对于各波束，将得到的能量取最大值作为其能量。
在获取模块10确定6个波束各自的能量以及波束负荷之后，第一确定模块20进一步确定能量大于或等于预设能量的波束中，波束负荷最小且能力最大的波束为目标波束，由上报模块30进行上报。
进一步地，本发明还提供一种计算机可读存储介质，在一实施例中，该计算机可读存储介质上存储有波束选择程序，该波束选择程序被处理器1001执行时实现如下操作：
获取基站各波束的能量以及波束负荷；
根据各波束的能量以及波束负荷，确定待接入的目标波束；
向基站上报目标波束信息，以接入到目标波束。
进一步地，前述波束选择程序被处理器1001执行时，还实现如下操作：
接收基站发送的波束资源和波束负荷的映射关系；
选中基站的一波束；
确定选中波束各资源位置的测量信号的能量，将确定的各能量中的最大能量作为选中波束的能量，并基于接收的前述映射关系，将最大能量的资源位置所对应的波束负荷作为选中波束的波束负荷；
继续选中基站的一波束，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
进一步地，前述波束选择程序被处理器1001执行时，还实现如下操作：
接收基站通过广播消息、无线资源控制信令和控制信道消息中至少一种方式所发送的波束资源和波束负荷的映射关系。
进一步地，前述波束选择程序被处理器1001执行时，还实现如下操作：
接收基站发送的各波束的波束负荷；
选中基站的一波束；
确定选中波束各资源位置的测量信号的能量，将确定的各能量中的最大量作为选中波束的能量；
继续选中基站的一波束，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
进一步地，前述波束选择程序被处理器1001执行时，还实现如下操作：
接收基站通过系统信息块消息和控制信道信令中至少一种方式所发送的各波束的波束负荷。
进一步地，前述波束选择程序被处理器1001执行时，还实现如下操作：
将能量大于或等于预设能量的各波束中，波束负荷最小的波束确定为目标波束。
进一步地，前述波束选择程序被处理器1001执行时，还实现如下操作：
将能量大于或等于预设能量的各波束中，波束负荷最小且能量最大的波束确定为目标波束。
进一步地，波束负荷包括波束已接入的用户终端数、波束已接入的用户终端数与基站接入总用户终端数的比例以及波束接入用户终端的概率中的至少一种。
进一步地，如图8所示，图8是本发明基站一个可选的结构示意图。
如图8所示，该基站可以包括：处理器2001，例如CPU，网络接口2004，用户接口2003，存储器2005，通信总线2002。其中，通信总线2002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口2003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口2003还可以包括标准的有线接口、无线接口等。网络接口2004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如Wi-Fi接口)。存储器2005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器2005可选的还可以是独立于前述处理器2001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图8中示出的基站的结构并不构成对基站的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图8所示，在本发明基站的一实施例中，作为一种计算机存储介质的存储器2005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及波束选择程序。
在图8所示的基站中，网络接口2004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口2003主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；而处理器2001可以用于调用存储器2005中存储的波束程序，并执行以下操作：
确定各波束的波束负荷；
将各波束的波束负荷通知用户终端；
接收用户终端上报的目标波束信息，以将用户终端加入到目标波束。
进一步地，处理器2001可以用于调用存储器2005中存储的波束程序，还执行以下步骤：
为各波束分配测量信号的资源，并定义波束资源和波束负荷的映射关系，将定义的映射关系发送至用户终端；
根据确定的各波束的波束负荷，在各波束对应的资源位置处下发表征其波束负荷的测量信号，以供用户终端基于前述映射关系，将各波束中能量最大的测量信号所在资源位置对应的波束负荷作为各波束的波束负荷。
进一步地，处理器2001可以用于调用存储器2005中存储的波束程序，还执行以下步骤：
将各波束的波束负荷发送至前述用户终端。
进一步地，本发明还提供一种波束选择方法，应用于图8所示的基站中，参照图9，在本发明波束选择方法的第四实施例中，该波束选择方法包括：
步骤S210，确定各波束的波束负荷；
步骤S220，将各波束的波束负荷通知用户终端；
步骤S230，接收用户终端上报的目标波束信息，以将用户终端加入到目标波束。
参照图3，为基站和用户终端的位置关系示意图，如图3所示，可以看到部分波束接入用户终端众多，负荷大，而部分波束接入用户终端较小，负荷小，若用户终端在进行波束测量时，能够考虑基站整体的负荷信息，则可寻找到更适用于用户终端接入的基站侧波束。
为此，在本发明实施例中，基站预先定义多个层级的波束负荷，其中，波束负荷包括但不限于波束已接入的用户终端数，波束已接入用户终端数与基站接入总用户终端数的比例，波束接入用户终端的概率，以及其他能够表征波束上终端多少的函数关系，本发明不做具体限制。
之后，在进行波束选择时，基站首先确定其各波束的波束负荷，具体根据已连接的用户终端之前的波束上报结果，确定各波束的波束负荷。
在确定各波束的波束负荷之后，将各波束的波束负荷通知待接入的用户终端，以供该用户终端根据各波束的波束负荷以及测量各波束得到的能量，确定待接入的目标波束。其中，基站可以通过显式或隐式的方式将各波束的波束负荷通知待接入的用户终端。
另一方面，前述用户终端在获取到基站各波束的能量以及波束负荷之后，根据各波束的能量以及波束负荷进行综合判断，确定待接入的目标波束。
可选地，前述用户终端将能量大于或等于预设能量的各波束中，波束负荷最小的波束确定为目标波束；
或者，前述用户终端将能量大于或等于预设能量的各波束中，波束负荷最小且能量最大的波束确定为目标波束。
需要说明的是，以上描述的预设能量可由本领域技术人员根据实际需要间设置，本发明不做具体限制，例如，本发明实施例将其设置为波束能够接入用户终端的最小能量。
前述用户终端在确定待接入的目标波束之后，向基站上报目标波束信息。
相应的，基站接收前述用户终端上报的目标波束信息，以将前述用户终端加入到目标波束。
为验证本发明优化效果，进行了如下仿真：
仿真基站有12个波束，相互正交。随机共12个用户终端，每个用户终端有50％概率只有1个波束，有50％概率有2个波束，一个波束能量优于另一个。用户终端按顺序接入，即基站在接入用户终端时，知道前面用户终端的波束分布信息。不可以两个用户终端同时接入到同一个波束，用同一份资源传输。波束负荷分为3级，每个用户终端上报一个最优波束。仿真1000次，在知道负荷信息的情况下，基站接入的平均用户终端数，比不知道负荷信息的情况下接入的平均终端数多1.7个。
本发明提出的波束选择方法，通过基站将整体的负荷信息通知给用户终端，使得用户终端在波束测量上报时，对上报结果进行优化，让基站得到更合理的上报信息。具体的，基站首先确定各波束的波束负荷，然后将各波束的波束负荷通知给用户终端，供用户终端根据各波束的波束负荷以及测量各波束得到的能量，确定待接入的目标波束，最后向基站上报目标波束信息，实现优化用户终端波束选择的目的。
进一步地，基于第四实施例，提出本发明波束选择方法的第五实施例，在本实施例中，步骤S220包括：
为各波束分配测量信号的资源，并定义波束资源和波束负荷的映射关系，将所述映射关系发送至所述用户终端；
根据确定的各波束的波束负荷，在各波束对应的资源位置处下发表征其波束负荷的测量信号，以供所述用户终端基于所述映射关系，将各波束中能量最大的测量信号所在资源位置对应的波束负荷作为各波束的波束负荷。
需要说明的是，本实施例在前述第四实施例的基础上，提供了一种基站隐式通知波束负荷的方案，以下仅对此进行描述，其他可参照前述第四实施例，此处不再赘述。
本发明实施例中，为向用户终端隐式通知各波束的波束负荷，对应需要由基站通过资源映射隐式携带波束负荷。
在具体实施时，基站首先给每个波束分配M(M≥1)个下行测量信号的资源，包括频域、时域和/或码域的资源，测量信号包括但不限于Zadoff-Chu序列，PN(Pseudo-noise，伪噪声)序列等随机序列，具体可由本领域技术人员根据实际需要选用合适的随机序列作为测量信号，例如，本实施例采用m序列作为测量信号，m序列即最长线性移位寄存器序列，为目前广泛应用的一种PN序列。
在完成资源分配之后，基站预先定义波束资源和波束负荷的映射关系。具体的，基站首先定义M个波束负荷，波束负荷的表征可由仿真或实际经验得到，包括但不限于波束已接入的用户终端数，波束已接入用户终端数与基站接入总用户终端数的比例，波束接入用户终端的概率，以及其他能够表征波束上终端多少的函数关系。之后，将定义的M个波束负荷映射到之前分配的M个资源上。
在完成波束资源和波束负荷的映射之后，基站将波束资源和波束负荷的映射关系向外发送。可选地，基站可将波束资源和波束负荷的映射关系携带在广播消息、无线资源控制信令以及控制信道信息等下行消息向外发送。
相应的，前述用户终端在接收基站发送的波束资源和波束负荷的映射关系时，具体接收基站通过广播消息、无线资源控制信令和控制信道消息中至少一种方式，所发送的波束资源和波束负荷的映射关系。
基站在发出波束资源与波束负荷的映射关系之后，将波束根据波束负荷映射到资源上，具体的，基站根据之前的波束上报结果，针对各波束，确定各波束的波束负荷，并在各波束对应波束负荷的资源位置下发测量信号。
另一方面，用户终端在接收到基站发送的波束资源和波束负荷的映射关系之后，选中基站的一波束，然后比较该选中波束M个资源位置的测量信号的能量，确定选中波束M个资源位置的测量信号的能量中的最大能量，将确定的最大能量作为选中波束的能量，同时，根据波束资源和波束负荷的映射关系，将最大能量的资源位置所对应的波束负荷作为选中波束的波束负荷，如此往复，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
进一步地，基于第四实施例，提出本发明波束选择方法的第六实施例，在本实施例中，步骤S220包括：
将各波束的波束负荷发送至前述用户终端。
需要说明的是，本实施例在前述第四实施例的基础上，提供了一种基站显式通知波束负荷的方案，以下仅对此进行描述，其他可参照前述第一实施例，此处不再赘述。
本发明实施例中，为向用户终端显式通知各波束的波束负荷，基站首先定义M个波束负荷，波束负荷的表征可由仿真或实际经验得到，包括但不限于波束已接入的用户终端数，波束已接入用户终端数与基站接入总用户终端数的比例，波束接入用户终端的概率，以及其他能够表征波束上终端多少的函数关系。
在完成波束负荷的定义，并确定各波束的波束负荷之后，基站将各波束的波束负荷向外发送。可选地，基站可将波束和波束负荷的映射关系携带在系统信息块消息和控制信道信令等信令中向外发送。
相应的，用户终端在接收基站发送的接收基站发送的各波束的波束负荷时，具体接收基站通过系统信息块消息和控制信道信令中至少一种方式，所发送的各波束的波束负荷。
用户终端在接收到基站发送的各波束的波束负荷之后，选中基站的一波束，然后比较该选中波束M个资源位置的测量信号的能量，确定选中波束M个资源位置的测量信号的能量中的最大能量，将确定的最大能量作为选中波束的能量，如此往复，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
进一步地，本发明还提供一种波束选择装置，应用于图8所示的基站，参照图10，对应于前述波束选择方法的第四实施例，在本发明波束选择装置的第四实施例中，该波束选择装置包括：
第二确定模块210，用于确定各波束的波束负荷；
通知模块220，用于将各波束的波束负荷通知用户终端，以供所述用户终端根据各波束的波束负荷以及测量各波束得到的能量，确定待接入的目标波束；
接收模块230，用于接收所述用户终端上报的目标波束信息，以将所述用户终端加入到所述目标波束。
参照图3，为基站和用户终端的位置关系示意图，如图3所示，可以看到部分波束接入用户终端众多，负荷大，而部分波束接入用户终端较小，负荷小，若用户终端在进行波束测量时，能够考虑基站整体的负荷信息，则可寻找到更适用于用户终端接入的基站侧波束。
为此，在本发明实施例中，预先定义多个层级的波束负荷，其中，波束负荷包括但不限于波束已接入的用户终端数，波束已接入用户终端数与基站接入总用户终端数的比例，波束接入用户终端的概率，以及其他能够表征波束上终端多少的函数关系，本发明不做具体限制。
之后，在进行波束选择时，第二确定模块210首先确定其各波束的波束负荷，具体根据已连接的用户终端之前的波束上报结果，确定各波束的波束负荷。
在第二确定模块210确定各波束的波束负荷之后，通知模块220将各波束的波束负荷通知待接入的用户终端，以供该用户终端根据各波束的波束负荷以及测量各波束得到的能量，确定待接入的目标波束。其中，基站可以通过显式或隐式的方式将各波束的波束负荷通知待接入的用户终端。
另一方面，前述用户终端在获取到基站各波束的能量以及波束负荷之后，根据各波束的能量以及波束负荷进行综合判断，确定待接入的目标波束。
可选地，前述用户终端将能量大于或等于预设能量的各波束中，波束负荷最小的波束确定为目标波束；
或者，前述用户终端将能量大于或等于预设能量的各波束中，波束负荷最小且能量最大的波束确定为目标波束。
需要说明的是，以上描述的预设能量可由本领域技术人员根据实际需要间设置，本发明不做具体限制，例如，本发明实施例将其设置为波束能够接入用户终端的最小能量。
前述用户终端在确定待接入的目标波束之后，向基站上报目标波束信息。
相应的，基站通过接收模块230接收前述用户终端上报的目标波束信息，以将前述用户终端加入到目标波束。
为验证本发明优化效果，进行了如下仿真：
仿真基站有12个波束，相互正交。随机共12个用户终端，每个用户终端有50％概率只有1个波束，有50％概率有2个波束，一个波束能量优于另一个。用户终端按顺序接入，即基站在接入用户终端时，知道前面用户终端的波束分布信息。不可以两个用户终端同时接入到同一个波束，用同一份资源传输。波束负荷分为3级，每个用户终端上报一个最优波束。仿真1000次，在知道负荷信息的情况下，基站接入的平均用户终端数，比不知道负荷信息的情况下接入的平均终端数多1.7个。
本发明提出的波束选择装置，应用于基站，通过将基站整体的负荷信息通知给用户终端，使得用户终端在波束测量上报时，对上报结果进行优化，让基站得到更合理的上报信息。具体的，首先确定各波束的波束负荷，然后将各波束的波束负荷通知给用户终端，供用户终端根据各波束的波束负荷以及测量各波束得到的能量，确定待接入的目标波束，最后向基站上报目标波束信息，实现优化用户终端波束选择的目的。
进一步地，基于第四实施例，提出本发明波束选择装置的第五实施例，对应于前述波束选择方法的第五实施例，在本实施例中，通知模块220还用于为各波束分配测量信号的资源，并定义波束资源和波束负荷的映射关系，将定义的映射关系发送至前述用户终端；还用于根据确定的各波束的波束负荷，在各波束对应的资源位置处下发表征其波束负荷的测量信号，以供前述用户终端基于前述映射关系，将各波束中能量最大的测量信号所在资源位置对应的波束负荷作为各波束的波束负荷。
需要说明的是，本实施例在前述第四实施例的基础上，提供了一种通知模块220隐式通知波束负荷的方案，以下仅对此进行描述，其他可参照前述第四实施例，此处不再赘述。
本发明实施例中，为向用户终端隐式通知各波束的波束负荷，对应需要由通知模块220通过资源映射隐式携带波束负荷。
在具体实施时，通知模块220首先给每个波束分配M(M≥1)个下行测量信号的资源，包括频域、时域和/或码域的资源，测量信号包括但不限于Zadoff-Chu序列，PN(Pseudo-noise，伪噪声)序列等随机序列，具体可由本领域技术人员根据实际需要选用合适的随机序列作为测量信号，例如，本实施例采用m序列作为测量信号，m序列即最长线性移位寄存器序列，为目前广泛应用的一种PN序列。
在完成资源分配之后，通知模块220预先定义波束资源和波束负荷的映射关系。具体的，通知模块220首先定义M个波束负荷，波束负荷的表征可由仿真或实际经验得到，包括但不限于波束已接入的用户终端数，波束已接入用户终端数与基站接入总用户终端数的比例，波束接入用户终端的概率，以及其他能够表征波束上终端多少的函数关系。之后，将定义的M个波束负荷映射到之前分配的M个资源上。
在完成波束资源和波束负荷的映射之后，通知模块220将波束资源和波束负荷的映射关系向外发送。可选地，通知模块220可将波束资源和波束负荷的映射关系携带在广播消息、无线资源控制信令以及控制信道信息等下行消息向外发送。
相应的，前述用户终端在接收基站发送的波束资源和波束负荷的映射关系时，具体接收基站通过广播消息、无线资源控制信令和控制信道消息中至少一种方式，所发送的波束资源和波束负荷的映射关系。
通知模块220在发出波束资源与波束负荷的映射关系之后，将波束根据波束负荷映射到资源上，具体的，基站根据之前的波束上报结果，针对各波束，确定各波束的波束负荷，并在各波束对应波束负荷的资源位置下发测量信号。
另一方面，用户终端在接收到通知模块220发送的波束资源和波束负荷的映射关系之后，选中基站的一波束，然后比较该选中波束M个资源位置的测量信号的能量，确定选中波束M个资源位置的测量信号的能量中的最大能量，将确定的最大能量作为选中波束的能量，同时，根据波束资源和波束负荷的映射关系，将最大能量的资源位置所对应的波束负荷作为选中波束的波束负荷，如此往复，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
进一步地，基于第四实施例，提出本发明波束选择装置的第六实施例，对应于前述波束选择方法的第六实施例，在本实施例中，通知模块220还用于将各波束的波束负荷发送至前述用户终端。
需要说明的是，本实施例在前述第四实施例的基础上，提供了一种通知模块220显式通知波束负荷的方案，以下仅对此进行描述，其他可参照前述第一实施例，此处不再赘述。
本发明实施例中，为向用户终端显式通知各波束的波束负荷，通知模块220首先定义M个波束负荷，波束负荷的表征可由仿真或实际经验得到，包括但不限于波束已接入的用户终端数，波束已接入用户终端数与基站接入总用户终端数的比例，波束接入用户终端的概率，以及其他能够表征波束上终端多少的函数关系。
在完成波束负荷的定义，并由第二确定模块210确定各波束的波束负荷之后，通知模块220将各波束的波束负荷向外发送。可选地，通知模块220可将波束和波束负荷的映射关系携带在系统信息块消息和控制信道信令等信令中向外发送。
相应的，用户终端在接收通知模块220发送的接收基站发送的各波束的波束负荷时，具体接收通知模块220通过系统信息块消息和控制信道信令中至少一种方式所发送的各波束的波束负荷。
用户终端在接收到通知模块220发送的各波束的波束负荷之后，选中基站的一波束，然后比较该选中波束M个资源位置的测量信号的能量，确定选中波束M个资源位置的测量信号的能量中的最大能量，将确定的最大能量作为选中波束的能量，如此往复，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
进一步地，本发明还提供一种计算机可读存储介质，在一实施例中，该计算机可读存储介质上存储有波束选择程序，该波束选择程序被处理器2001执行时实现如下操作：
确定各波束的波束负荷；
将各波束的波束负荷通知用户终端，以供用户终端根据各波束的波束负荷以及测量各波束得到的能量，确定待接入的目标波束；
接收用户终端上报的目标波束信息，以将用户终端加入到目标波束。
进一步地，该波束选择程序被处理器2001执行时，还实现如下操作：
为各波束分配测量信号的资源，并定义波束资源和波束负荷的映射关系，将定义的映射关系发送至用户终端；
根据确定的各波束的波束负荷，在各波束对应的资源位置处下发表征其波束负荷的测量信号，以供用户终端基于前述映射关系，将各波束中能量最大的测量信号所在资源位置对应的波束负荷作为各波束的波束负荷。
进一步地，该波束选择程序被处理器2001执行时，还实现如下操作：
将各波束的波束负荷发送至前述用户终端。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台用户终端/基站执行本发明对应实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种波束选择方法，其特征在于，所述波束选择方法包括以下步骤：
获取基站各波束的能量以及波束负荷；
根据各波束的能量以及波束负荷，确定待接入的目标波束；
向基站上报目标波束信息，以接入到所述目标波束。
2.根据权利要求1所述的波束选择方法，其特征在于，所述获取基站各波束的能量以及波束负荷的步骤包括：
接收基站发送的波束资源和波束负荷的映射关系；
选中基站的一波束；
确定选中波束各资源位置的测量信号的能量，将确定的各能量中的最大能量作为选中波束的能量，并基于接收的所述映射关系，将最大能量的资源位置所对应的波束负荷作为选中波束的波束负荷；
继续选中基站的一波束，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
3.根据权利要求2所述的波束选择方法，其特征在于，所述接收基站发送的波束资源和波束负荷的映射关系的步骤包括：
接收所述基站通过广播消息、无线资源控制信令和控制信道消息中至少一种方式所发送的波束资源和波束负荷的映射关系。
4.根据权利要求1所述的波束选择方法，其特征在于，所述获取基站各波束的能量以及波束负荷的步骤包括：
接收所述基站发送的各波束的波束负荷；
选中基站的一波束；
确定选中波束各资源位置的测量信号的能量，将确定的各能量中的最大能量作为选中波束的能量；
继续选中基站的一波束，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
5.根据权利要求4所述的波束选择方法，其特征在于，所述接收基站发送的各波束的波束负荷的步骤包括：
接收所述基站通过系统信息块消息和控制信道信令中至少一种方式所发送的各波束的波束负荷。
6.根据权利要求1所述的波束选择方法，其特征在于，所述根据各波束的能量以及波束负荷，确定待接入的目标波束的步骤包括：
将能量大于或等于预设能量的各波束中波束负荷最小的波束确定为目标波束；
或者，将能量大于或等于预设能量的各波束中波束负荷最小且能量最大的波束确定为目标波束。
7.一种波束选择装置，其特征在于，所述波束选择装置包括：
获取模块，用于获取基站各波束的能量以及波束负荷；
第一确定模块，用于根据各波束的能量以及波束负荷，确定待接入的目标波束；
上报模块，用于向基站上报目标波束信息，以接入到所述目标波束。
8.根据权利要求7所述的波束选择装置，其特征在于，所述获取模块还用于接收基站发送的波束资源和波束负荷的映射关系；还用于选中基站的一波束；还用于确定选中波束各资源位置的测量信号的能量，将确定的各能量中的最大能量作为选中波束的能量，并基于接收的前述映射关系，将最大能量的资源位置所对应的波束负荷作为选中波束的波束负荷；还用于继续选中基站的一波束，直至基站的各波束均被选中，以获得各波束的能量以及波束负荷。
9.一种波束选择方法，其特征在于，所述波束选择方法包括以下步骤：
确定各波束的波束负荷；
将各波束的波束负荷通知用户终端；
接收所述用户终端上报的目标波束信息，以将所述用户终端加入到所述目标波束。
10.根据权利要求9所述的波束选择方法，其特征在于，所述将各波束的波束负荷通知用户终端包括：
为各波束分配测量信号的资源，并定义波束资源和波束负荷的映射关系，将所述映射关系发送至所述用户终端；
根据确定的各波束的波束负荷，在各波束对应的资源位置处下发表征其波束负荷的测量信号，以供所述用户终端基于所述映射关系，将各波束中能量最大的测量信号所在资源位置对应的波束负荷作为各波束的波束负荷。
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