CN111510188B - 波束搜索方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种波束搜索方法及装置，所述方法包括：在确定最优下行粗波束后，使用第一目标下行细波束向终端发送第一目标信号；获取终端上报的第二下行细波束；第二下行细波束是所述终端根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定的；若第二下行细波束不是最优下行细波束，则使用第二目标下行细波束再次向终端发送第一目标信号；直到确定最优下行细波束和最优上行细波束为止。本发明实施例提供的波束搜索方法及装置，在确定最优粗波束对后，采用自适应矩估计算法确定最优细波束对，在保证良好的系统性能的前提下，降低了波束搜索复杂度，从而降低了波束搜索时延。

Description

波束搜索方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种波束搜索方法及装置。
背景技术
由于毫米波频段较高，天线尺寸及天线间距大幅减小，同一天线面板上可集成更多的天线单元，大规模多输入多输出(Massive Multiple-Input Multiple-Output,Massive MIMO)在工程上更易实现。
现有技术中，为了解决硬件结构的限制，数字模拟混合的发射机/接收机结构成为学术界和工业界关注的焦点。大规模的射频(Radio Frequency,RF)天线单元通过全连接(每条RF链路与所有天线单元相连)或部分连接(固定RF链路结构，每条RF链路仅连接部分天线单元)的方式与少量RF链路相连，收发机内的整条信号通路可分为两个部分：RF链路部分(大规模天线构成的模拟前端)以及数字处理部分(少量RF单元组成的数字后端)。模拟数字两者的结合保证系统只需要少量的数字模拟转换单元，从而数字域的转换能耗以及处理复杂度大大降低。现有的波束搜索过程为：首先确定最优的粗波束对，然后利用Rosenbrock算法确定最优粗波束对中的最优细波束对。
但是，后5G(Beyond-5G,B5G)时期，通信系统的工作频段可能会提高至52.6GHz以上，基站侧部署的天线数量将越来越多，甚至达到一千根以上。在此场景下，由于基站与终端间进行通信的波束将越来越细(通信的定向程度越来越高)，确定最优通信细波束对的用时越来越长，若在部署大规模、超大规模MIMO时使用现有的波束搜索方案，搜索复杂度/时延相对较高，不能满足实际系统在大规模MIMO场景下低时延的需求。
发明内容
本发明实施例提供一种波束搜索方法及装置，用于解决现有技术中的上述技术问题。
为了解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供一种波束搜索方法，包括：
在确定最优下行粗波束后，使用第一目标下行细波束向终端发送第一目标信号；所述第一目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是基站从所述最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束；
获取所述终端上报的第二下行细波束；所述第二下行细波束是所述终端根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定的；所述目标细波束对由所述第一目标下行细波束中的一个下行细波束和目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述目标上行细波束是所述终端接收所述第一目标信号时使用的上行细波束，所述目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是所述终端从最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束；
若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则使用第二目标下行细波束再次向所述终端发送所述第一目标信号；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束。
进一步地，还包括：
使用目标下行粗波束向所述终端发送第二目标信号；所述目标下行粗波束包括所述基站的所有的下行粗波束；
获取所述终端上报的所述最优下行粗波束，所述最优下行粗波束是所述终端根据每一目标粗波束对对应的频谱效率确定的，所述目标粗波束对由所述目标下行粗波束中的一个下行粗波束和目标上行粗波束中的一个上行粗波束构成；所述目标上行粗波束是所述终端接收所述第二目标信号时使用的粗波束；所述目标上行粗波束包括所述终端的所有的上行粗波束。
另一方面，本发明实施例提供一种波束搜索方法，包括：
在确定最优上行粗波束后，使用第一目标上行细波束接收第一目标信号；所述第一目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是终端从所述最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束；所述第一目标信号是由基站使用目标下行细波束向所述终端发送的；所述目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是所述基站从最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束；
根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定第二次通信使用的细波束对；所述目标细波束对由所述目标下行细波束中的一个下行细波束和所述第一目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述第二次通信使用的细波束对包括第二下行细波束和第二上行细波束；
将所述第二下行细波束上报至所述基站；
若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则使用第二目标上行细波束再次接收所述基站使用第二目标下行细波束向所述终端发送的所述第一目标信号；所述第二目标上行细波束包括所述第二上行细波束及其相邻波束；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束。
进一步地，还包括：
使用目标上行粗波束接收第二目标信号；所述目标上行粗波束包括终端的所有的上行粗波束；所述第二目标信号是由基站使用目标下行粗波束向所述终端发送的；所述目标下行粗波束包括所述基站的所有的下行粗波束；
根据接收所述第二目标信号时使用的每一目标粗波束对对应的频谱效率，确定所述最优上行粗波束和所述最优下行粗波束；所述目标粗波束对由所述目标下行粗波束中的一个下行粗波束和所述目标上行粗波束中的一个上行粗波束构成。
再一方面，本发明实施例提供一种基站，包括：
第一发送模块，用于在确定最优下行粗波束后，使用第一目标下行细波束向终端发送第一目标信号；所述第一目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是基站从所述最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束；
第一获取模块，用于获取所述终端上报的第二下行细波束；所述第二下行细波束是所述终端根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定的；所述目标细波束对由所述第一目标下行细波束中的一个下行细波束和目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述目标上行细波束是所述终端接收所述第一目标信号时使用的上行细波束，所述目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是所述终端从最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束；
若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则所述第一发送模块还用于使用第二目标下行细波束再次向所述终端发送所述第一目标信号；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束。
进一步地，还包括：
第二发送模块，用于使用目标下行粗波束向所述终端发送第二目标信号；所述目标下行粗波束包括所述基站的所有的下行粗波束；
第二获取模块，用于获取所述终端上报的所述最优下行粗波束，所述最优下行粗波束是所述终端根据每一目标粗波束对对应的频谱效率确定的，所述目标粗波束对由所述目标下行粗波束中的一个下行粗波束和目标上行粗波束中的一个上行粗波束构成；所述目标上行粗波束是所述终端接收所述第二目标信号时使用的粗波束；所述目标上行粗波束包括所述终端的所有的上行粗波束。
又一方面，本发明实施例提供一种终端，包括：
第一接收模块，用于在确定最优上行粗波束后，使用第一目标上行细波束接收第一目标信号；所述第一目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是终端从所述最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束；所述第一目标信号是由基站使用目标下行细波束向所述终端发送的；所述目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是所述基站从最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束；
第一确定模块，用于根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定第二次通信使用的细波束对；所述目标细波束对由所述目标下行细波束中的一个下行细波束和所述第一目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述第二次通信使用的细波束对包括第二下行细波束和第二上行细波束；
上报模块，用于将所述第二下行细波束上报至所述基站；
若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则所述第一接收模块还用于使用第二目标上行细波束再次接收所述基站使用第二目标下行细波束向所述终端发送的所述第一目标信号；所述第二目标上行细波束包括所述第二上行细波束及其相邻波束；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束。
进一步地，还包括：
第二接收模块，用于使用目标上行粗波束接收第二目标信号；所述目标上行粗波束包括终端的所有的上行粗波束；所述第二目标信号是由基站使用目标下行粗波束向所述终端发送的；所述目标下行粗波束包括所述基站的所有的下行粗波束；
第二确定模块，用于根据接收所述第二目标信号时使用的每一目标粗波束对对应的频谱效率，确定所述最优上行粗波束和所述最优下行粗波束；所述目标粗波束对由所述目标下行粗波束中的一个下行粗波束和所述目标上行粗波束中的一个上行粗波束构成。
又一方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器，以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述第一方面或第二方面提供的方法的步骤。
又一方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现上述第一方面或第二方面提供的方法的步骤。
本发明实施例提供的波束搜索方法及装置，在确定最优粗波束对后，采用自适应矩估计算法确定最优细波束对，在保证良好的系统性能的前提下，降低了波束搜索复杂度，从而降低了波束搜索时延。
附图说明
图1为本发明实施例提供的波束搜索方法示意图；
图2为本发明实施例提供的收发机结构示意图；
图3为本发明实施例提供的基站与终端间的通信流程图；
图4为本发明实施例提供的DFT码本中粗、细波束示意图；
图5为本发明实施例提供的9波束扫描示意图；
图6是本发明实施例提供的多天线单终端方案的仿真结果对比图；
图7是本发明实施例提供的在配置相同时的搜索复杂度对比图；
图8为本发明实施例提供的基站示意图；
图9为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
随着第四代移动通信(Fourth Generation,4G)网络及终端的普及，人们对第五代移动通信(Fifth Generation,5G)系统的容量和传输速率有了更高的期望和要求。在当前形势下，频率低于10GHz的频谱已经非常拥挤，因此具有高带宽、定向窄波束、安全保密好等特点的毫米波高频通信受到业界的广关注。
由于毫米波频段较高，天线尺寸及天线间距大幅减小，同一天线面板上可集成更多的天线单元，大规模多输入多输出(Massive Multiple-Input Multiple-Output,Massive MIMO)在工程上更易实现。同时，由于大规模MIMO可以通过采用波束成形技术获取定向通信增益，有效地对毫米波频段传输信号时经历的高路损进行补偿，并减少多径、多终端带来的干扰，该技术成为提高5G系统通信速率的根本手段。然而由于硬件结构与天线场模式特性的限制，在实际应用该技术前，仍需解决以下两个问题。
第一个问题是硬件结构的限制。以目前的工艺水平来看，高频射频(RadioFrequency,RF)单元的工艺较为复杂。传统的纯数字域波束成形为每根天线配备一条独立的RF链路，其优势在于可以提供足够的自由度，从而提高通信系统的性能。但随着天线数量的急剧上升，大规模信号的模拟数字转换会带来大量的能量消耗(特别是对于高频器件)，数字信号处理的复杂度也会随着RF链路的增加而上升。传统的纯模拟域波束成形则相反，其将所有的天线单元分别经过移相器连接至同一条RF链路上。这样做的好处是结构简单易实现，同时也降低了设备的能耗。但由于只有一条RF链路，通信的自由度大幅降低，导致系统性能下降。结合两种结构的优势，一种数字模拟混合的发射机/接收机结构成为学术界和工业界关注的焦点。大规模的RF天线单元通过全连接(每条RF链路与所有天线单元相连)或部分连接(固定子阵结构，每条RF链路仅连接部分天线单元)的方式与少量RF链路相连，收发机内的整条信号通路可分为两个部分：RF链路部分(大规模天线构成的模拟前端)以及数字处理部分(少量RF单元组成的数字后端)。模拟数字两者的结合保证系统只需要少量的数字模拟转换单元，从而数字域的转换能耗以及处理复杂度大大降低。因此，这种混合波束成形结构成为了得到业界一致认可的毫米波大规模天线通信系统解决方案。虽然目前学术界对基于部分连接方式的混合波束成形结构已有了一些解决方案，但大部分的解决方案仍集中在基于全连接的混合波束成形结构上。就硬件实现复杂度而言，全连接方式的大规模天线系统在毫米波频段下不太现实，部分连接结构更加实用。结构上的变化使得适用于全连接架构下的算法不再适用于部分连接子阵架构，需要寻求新的解决方案。
第二个问题是天线辐射模式特性的限制。在毫米波频段部署大规模MIMO时，基站的天线辐射模式类似于波束的形状，基站与终端间通信的定向程度增加。在后5G(Beyond-5G,B5G)时期，通信系统的工作频段可能会提高至52.6GHz以上，基站侧部署的天线数量将越来越多，甚至达到一千根以上。在此场景下，由于基站与终端间进行通信的波束将越来越细(通信的定向程度越来越高)，确定最优通信细波束对的用时越来越长，对终端的正常通信会造成不可忽视的影响。虽然目前学术界已有一些在MIMO场景下关于混合波束成形技术的解决方案，但若在部署大规模、超大规模MIMO时使用这些方案，搜索复杂度/时延相对较高，不能满足实际系统在大规模MIMO场景下低时延的需求，需要寻找新的解决方案。
综上所述，混合波束成形系统结构已成为提高系统通信速率的不二选择。在大规模/超大规模MIMO场景下，由于基站与终端间用于通信的波束配对主要通过模拟波束成形确定，数字波束成形需在模拟波束成形所确定波束的基础上进行，因此混合波束成形技术中较为关键的是模拟波束成形技术。同时，由于数字波束成形技术相对完善，在应用模拟波束成形技术后有较多数字波束成形方案可选择，因此在通信系统部署大规模/超大规模MIMO、应用混合波束成形系统架构时如何设计一种基于部分连接子阵且复杂度较低的模拟波束搜索方案是未来通信需要解决的重要问题之一。
为了解决上述技术问题，图1为本发明实施例提供的波束搜索方法示意图，如图1所以，本发明实施例提供一种波束搜索方法，其执行主体为基站。该方法包括：
步骤S101、在确定最优下行粗波束后，使用第一目标下行细波束向终端发送第一目标信号；所述第一目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是基站从所述最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束。
具体来说，本发明实施例中引入粗、细波束的概念。以基站侧为例，由于基站在通信中所使用波束的精度与其使用的天线数量有关，故基站可调整使用天线的数量(打开或关闭天线)以达到调整通信波束精度(波束的粗细)的目的。基站使用的天线数量越多，其进行通信的波束精度就越高，单个波束就越细，反之亦然。终端侧同理。粗、细波束可通过比较粗、细波束码本中码字的相关性确定。从信号覆盖的角度考虑，一个粗波束中包含多个细波束。
本发明实施例中波束搜索分为两个阶段，第一阶段：确定最优粗波束对。首先，基站和终端分别各打开一条RF链路，然后，确定最优粗波束对
Figure BDA0002408156720000091
最优粗波束对
Figure BDA0002408156720000092
包括最优下行粗波束
Figure BDA0002408156720000093
和最优上行粗波束
Figure BDA0002408156720000094
第二阶段：确定最优细波束对。在确定最优下行粗波束
Figure BDA0002408156720000095
和最优上行粗波束
Figure BDA0002408156720000096
后，基站随机从最优下行粗波束
Figure BDA0002408156720000097
选择一个第一下行细波束
Figure BDA0002408156720000098
作为初始下行细波束，并在第一下行细波束
Figure BDA0002408156720000099
和其相邻波束间进行波束扫描，向终端发送第一目标信号。该第一目标信号可以根据实际应用中终端的当前状态来配置，例如，当终端接入系统后，第一目标信号可以为信道状态信息参考信号(Channel State Information-Reference Signal,CSI-RS)。
终端在最优上行粗波束
Figure BDA00024081567200000910
中随机选择一个第一上行细波束
Figure BDA00024081567200000911
作为初始上行细波束，并在第一上行细波束
Figure BDA00024081567200000912
和其相邻波束间进行波束扫描，接收基站发送的第一目标信号。
步骤S102、获取所述终端上报的第二下行细波束；所述第二下行细波束是所述终端根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定的；所述目标细波束对由所述第一目标下行细波束中的一个下行细波束和目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述目标上行细波束是所述终端接收所述第一目标信号时使用的上行细波束，所述目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是所述终端从最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束。
具体来说，基站发送第一目标信号使用的一个下行细波束和终端接收第一目标信号使用的一个上行细波束构成一个细波束对，每一细波束对对应一个无线信道。例如，第一下行细波束
Figure BDA00024081567200000913
和第一上行细波束
Figure BDA00024081567200000914
构成细波束对
Figure BDA00024081567200000915
因此，终端可以使用多个细波束对与基站进行通信，以接收第一目标信号。细波束对的个数由基站发送第一目标信号使用的下行细波束的个数和终端接收第一目标信号使用的上行细波束的个数来决定。例如，基站发送第一目标信号使用的第一下行细波束及其相邻波束的总个数为3个，终端接收第一目标信号使用的第一上行细波束及其相邻波束的总个数为3个，则终端一共使用9个细波束对与基站进行通信。
终端接收到第一目标信号后，分别测量使用每一细波束对进行通信的频谱效率，根据每一细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定第二次(下次)通信使用的细波束对
Figure BDA0002408156720000101
第二次通信使用的细波束对
Figure BDA0002408156720000102
包括第二下行细波束
Figure BDA0002408156720000103
和第二上行细波束
Figure BDA0002408156720000104
终端确定第二次(下次)通信使用的细波束对之后，将第二下行细波束
Figure BDA0002408156720000105
上报至基站。
步骤S103、若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则使用第二目标下行细波束再次向所述终端发送所述第一目标信号；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束。
具体来说，基站根据上报信息获取第二下行细波束
Figure BDA0002408156720000106
并对第二下行细波束
Figure BDA0002408156720000107
进行判断，如果第二下行细波束
Figure BDA0002408156720000108
是最优下行细波束，则该条RF链路的波束搜索结束。
如果第二下行细波束
Figure BDA0002408156720000109
不是最优下行细波束，则基站在第二下行细波束
Figure BDA00024081567200001010
其相邻波束间进行波束扫描，再次向终端发送第一目标信号。
相应地，终端在第二上行细波束
Figure BDA00024081567200001011
其相邻波束间进行波束扫描，再次接收基站发送的第一目标信号。
终端再次接收到第一目标信号后，再次分别测量使用每一细波束对进行通信的频谱效率，根据每一细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定第三次(下次)通信使用的细波束对
Figure BDA00024081567200001012
按照上述方式进行迭代，直到终端确定最优细波束对
Figure BDA00024081567200001013
最优细波束对
Figure BDA00024081567200001014
包括最优下行细波束
Figure BDA00024081567200001015
和最优上行细波束
Figure BDA00024081567200001016
终端确定最优细波束对
Figure BDA00024081567200001017
之后，将最优下行细波束
Figure BDA00024081567200001018
上报给基站，基站接收终端上报的最优下行细波束
Figure BDA00024081567200001019
则该条RF链路的波束搜索结束。至此，基站与终端第一条RF链路所使用的细波束已经确定，即已确定RF(模拟)预编码矩阵FRF与RF(模拟)合并器WRF中第一个子阵(第一条RF链路)所使用的码字。
然后，基站和终端分别各打开第二条RF链路，按照上述方法确定RF(模拟)预编码矩阵FRF与RF(模拟)合并器WRF中第二个子阵(第二条RF链路)所使用的码字。
以此类推，直至基站与终端确定RF(模拟)预编码矩阵FRF与RF(模拟)合并器WRF中所有子阵使用的码字，至此，FRF与WRF确定完毕，所有的波束搜索结束。
本发明实施例提供的波束搜索方法，在确定最优粗波束对后，采用自适应矩估计算法确定最优细波束对，在保证良好的系统性能的前提下，降低了波束搜索复杂度，从而降低了波束搜索时延。
基于上述任一实施例，进一步地，使用目标下行粗波束向所述终端发送第二目标信号；所述目标下行粗波束包括所述基站的所有的下行粗波束；
获取所述终端上报的所述最优下行粗波束，所述最优下行粗波束是所述终端根据每一目标粗波束对对应的频谱效率确定的，所述目标粗波束对由所述目标下行粗波束中的一个下行粗波束和目标上行粗波束中的一个上行粗波束构成；所述目标上行粗波束是所述终端接收所述第二目标信号时使用的粗波束；所述目标上行粗波束包括所述终端的所有的上行粗波束。
具体来说，本发明实施例中波束搜索分为两个阶段，第一阶段：确定最优粗波束对。第二阶段：确定最优细波束对。
确定最优粗波束对的具体方法如下：
基站和终端分别各打开一条RF链路，基站遍历所有的下行粗波束，使用所有的下行粗波束向终端发送第二目标信号，该第二目标信号可以根据实际应用中终端的当前状态来配置。例如，当终端未接入系统时，第二目标信号可以为参考信号同步信号块SSB。
相应地，终端遍历所有的上行粗波束，使用所有的上行粗波束接收基站发送的第二目标信号。
基站发送第二目标信号使用的一个下行粗波束和终端接收第二目标信号使用的一个上行粗波束构成一个粗波束对，每一粗波束对对应一个无线信道。
因此，终端可以遍历多个粗波束对与基站进行通信，以接收第二目标信号。粗波束对的个数由基站发送第二目标信号使用的下行粗波束的个数和终端接收第二目标信号使用的上行粗波束的个数来决定。例如，基站发送第二目标信号使用的所有下行粗波束的总个数为2个，终端接收第二目标信号使用的所有上行粗波束的总个数为2个，则终端一共使用4个粗波束对与基站进行通信。
终端根据接收第二目标信号时使用的每一粗波束对对应的频谱效率，确定最优粗波束对，该最优粗波束对包括最优上行粗波束和最优下行粗波束。例如，选择对应频谱效率最大的粗波束对作为最优粗波束对。
终端确定最优下行粗波束之后，将最优下行粗波束上报至基站。
基站获取终端上报的最优下行粗波束。
本发明实施例提供的波束搜索方法，在确定最优粗波束对后，采用自适应矩估计算法确定最优细波束对，在保证良好的系统性能的前提下，降低了波束搜索复杂度，从而降低了波束搜索时延。
基于上述任一实施例，本发明实施例提供一种波束搜索方法，其执行主体为终端。该方法包括：
在确定最优上行粗波束后，使用第一目标上行细波束接收第一目标信号；所述第一目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是终端从所述最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束；所述第一目标信号是由基站使用目标下行细波束向所述终端发送的；所述目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是所述基站从最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束；
根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定第二次通信使用的细波束对；所述目标细波束对由所述目标下行细波束中的一个下行细波束和所述第一目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述第二次通信使用的细波束对包括第二下行细波束和第二上行细波束；
将所述第二下行细波束上报至所述基站；
若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则使用第二目标上行细波束再次接收所述基站使用第二目标下行细波束向所述终端发送的所述第一目标信号；所述第二目标上行细波束包括所述第二上行细波束及其相邻波束；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束。
具体来说，本发明实施例提供的波束搜索方法，与上述任一实施例提供的波束搜索方法相同，区别仅在于执行主体不同，此处不再赘述。
本发明实施例提供的波束搜索方法，在确定最优粗波束对后，采用自适应矩估计算法确定最优细波束对，在保证良好的系统性能的前提下，降低了波束搜索复杂度，从而降低了波束搜索时延。
基于上述任一实施例，进一步地，还包括：
使用目标上行粗波束接收第二目标信号；所述目标上行粗波束包括终端的所有的上行粗波束；所述第二目标信号是由基站使用目标下行粗波束向所述终端发送的；所述目标下行粗波束包括所述基站的所有的下行粗波束；
根据接收所述第二目标信号时使用的每一目标粗波束对对应的频谱效率，确定所述最优上行粗波束和所述最优下行粗波束；所述目标粗波束对由所述目标下行粗波束中的一个下行粗波束和所述目标上行粗波束中的一个上行粗波束构成。
具体来说，本发明实施例提供的波束搜索方法，与上述任一实施例提供的波束搜索方法相同，区别仅在于执行主体不同，此处不再赘述。
本发明实施例提供的波束搜索方法，在确定最优粗波束对后，采用自适应矩估计算法确定最优细波束对，在保证良好的系统性能的前提下，降低了波束搜索复杂度，从而降低了波束搜索时延。
下面以一个具体的例子对上述任一实施例中的方法进一步说明：
图2为本发明实施例提供的收发机结构示意图，如图2所示，本发明实施例以考虑一个收发双方采用部分连接子阵结构的模拟数字混合处理下行单小区系统为例。发送端基站主要由RF链路后端的数字预编码部分和RF链路前端的模拟预编码部分组成；接收端终端主要由RF链路前端的模拟合并部分和RF链路后端的数字合并部分组成。基站侧部署了Nt根天线，以部分连接的方式连接至
Figure BDA0002408156720000141
条RF链路上服务单一终端，每条RF链路上连接Mt根天线
Figure BDA0002408156720000142
接收端部署了Nr根天线，以相同的方式连接至
Figure BDA0002408156720000143
条RF链路上，每条RF链路上连接Mr根天线
Figure BDA0002408156720000144
在通信时支持传输Ns条数据流(Ns≥1)。
在发送端(基站侧)，维度为Ns×1的复值符号s首先经过维度为
Figure BDA0002408156720000145
的基带(数字)预编码矩阵FBB进行数字预编码，再通过维度为
Figure BDA0002408156720000146
的RF(模拟)预编码矩阵FRF进行模拟预编码后即可由Nt根天线以波束形式发送。因此，发送端(基站侧)传输的复值信号可由式(1-1)得到：
x＝FRFFBBs (1-1)
其中，发送信号s须满足
Figure BDA0002408156720000147
ρ为平均发送功率。
在接收端(终端侧)，Nr根天线收到的信号首先通过维度为
Figure BDA0002408156720000148
的RF(模拟)合并器WRF进行模拟合并，当接收到的信号通过维度为
Figure BDA0002408156720000149
的基带(数字)合并器WBB进行数字合并后即可得到发送端发送的数据。接收到的数据y可由下式给出：
Figure BDA00024081567200001410
其中H是维度为Nr×Nt的信道矩阵，此处定义终端的等效基带信道为
Figure BDA00024081567200001411
n为加性高斯白噪声，服从均值为0、方差为σ2的复高斯分布。
与全连接结构不同，在部分连接子阵结构下，
Figure BDA00024081567200001412
fi是维度为Mt×1的非零模拟预编码向量，
Figure BDA00024081567200001413
由于模拟预编码器无法调节发送端信号的幅度，受到功率的限制，FRF中的每一个元素须满足
Figure BDA00024081567200001414
且
Figure BDA00024081567200001415
||·||F为Frobenius范数。类似地，
Figure BDA00024081567200001416
wj是维度为Mr×1的非零模拟合并向量，
Figure BDA0002408156720000151
且WRF中的每一个元素须满足
Figure BDA0002408156720000152
Figure BDA0002408156720000153
混合波束成形器由上述基带的数字预编码矩阵WRF/合并矩阵WBB和RF端的模拟预编码矩阵FRF/合并矩阵FBB构成。混合波束成形器的设计通常采用“两步走”的思路，即首先根据实际信道H设计发端模拟预编码矩阵FRF和收端模拟合并矩阵WRF，然后根据等效基带信道
Figure BDA0002408156720000157
设计发端数字预编码矩阵FBB和收端数字合并矩阵WBB。模拟预编码矩阵FRF与合并矩阵WRF的设计，通常是采用基于码本的波束搜索方法实现。最简单的方法就是模拟预编码器和合并器分别遍历预定的波束成形码本集合，选择可最大化频谱效率的最佳波束成形向量组合与最佳合并向量组合分别构造模拟预编码矩阵与模拟合并矩阵。本发明采用的波束成形码本集合是离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)码本，码本中的第m个码字中第n根天线的加权系数Qm,n由式(1-3)给出：
Figure BDA0002408156720000154
其中M为码字的数量，N为天线的数量，码本集合为包含了码本所有码字的集合。
本发明实施例提供一种基于部分连接子阵的单终端模拟波束搜索方案。其具体的实施方案可以为：发送端设备配置Nt根天线服务一个多天线终端，终端配备Nr根天线。发送端采用部分连接子阵混合波束成形结构(有
Figure BDA0002408156720000155
条RF链路，每条RF链路连接至模拟前端的Mt根天线单元)；接收端终端同样采用部分连接子阵混合波束成形结构(每个终端有
Figure BDA0002408156720000156
条RF链路，每条RF链路连接至模拟前端的Mr根天线单元)。数据下行传输分为两个阶段：一是发送端与接收端确定最佳收、发粗波束的初始接入阶段；二是发送端与接收端确定WRF、FRF的波束细化阶段。在第二阶段，在模拟合并/预编码波束训练阶段中，收、发双方通过自适应矩估计(Adaptive Moment Estimation,Adam)算法逐一确定模拟合并加权系数和模拟预编码加权系数。
图3为本发明实施例提供的基站与终端间的通信流程图，如图3所示，基站和终端间的主要通信流程，主要分为两大阶段：初始接入阶段、波束细化阶段。在初始接入阶段，基站遍历码本使用粗波束周期性发送参考信号同步信号块SSB，终端遍历码本使用粗波束进行接收，确定使得频谱效率最大的最佳接收(上行)粗波束。随后终端按照5G NR协议中的相关流程接入系统，在接入过程中，基站可确定最佳发送(下行)粗波束。在波束细化阶段，基站与终端均打开第一条RF链路的所有天线，基站首先在最佳发送粗波束中随机选择初始细波束发送参考信号进行波束扫描，终端同样在最佳接收粗波束中随机选择初始细波束接收。接收后，终端通过Adam算法确定用于下次迭代的最佳收发波束对，并将下次最佳发送此波束反馈给基站，以Adam算法为核心逐步确定模拟预编码/合并矩阵。
本实施例基于部分连接子阵的单终端模拟波束搜索方案，可以概括为以下三个步骤：
(1)接收端确定最佳接收粗波束RCBopt；
(2)发送端确定最佳发送粗波束TCBopt；
(3)收发端确定每个子阵的最佳收发细波束，确定模拟预编码矩阵FRF和模拟合并矩阵WRF；
为了便于理解，在说明具体实现步骤前首先引入粗、细波束的概念。以基站侧为例，由于基站在通信中所使用波束的精度与其使用的天线数量有关，故基站可调整使用天线的数量(打开或关闭天线)以达到调整通信波束精度(波束的粗细)的目的。基站使用的天线数量越多，其进行通信的波束精度就越高，单个波束就越细，反之亦然。终端侧同理。粗、细波束可通过比较粗、细波束码本中码字的相关性确定。图4为本发明实施例提供的DFT码本中粗、细波束示意图，如图4所示，若一个粗波束中包含8个细波束，则在细波束码本中，与粗波束码本某个码字相关性最高的前8个码字即为该粗波束中的细波束。
下面将阐述具体步骤：
第一步：在本发明实施例第一阶段，由于终端未接入到系统中，基站遍历码本使用粗波束周期性发送参考信号同步信号块SSB，终端遍历码本使用粗波束进行接收，确定使得频谱效率最大的最佳接收粗波束RCBopt，频谱效率公式由式(1-4)给出。
Figure BDA0002408156720000171
第二步：在确定RCBopt后，终端按照5G NR协议中的相关流程通过物理随机接入信道(Physical Random-Access Channel，PRACH)接入系统，在接入过程中，基站可确定最佳发送粗波束TCBopt。在第一步和第二步中，基站与终端均使用单条RF链路并关闭部分天线以使用粗波束进行发送/接收。
第三步：在接入系统后，终端可与基站进行初步通信，但此时波束宽度较粗，需要进一步细化波束。在第二阶段中基站与终端均打开第一条RF链路的所有天线，基站首先在
Figure BDA0002408156720000172
中随机选择初始细波束
Figure BDA0002408156720000173
发送信道状态信息参考信号(Channel StateInformation-Reference Signal,CSI-RS)进行波束扫描，终端同样在
Figure BDA0002408156720000174
中随机选择初始细波束
Figure BDA0002408156720000175
接收，终端与基站在最佳收、发粗波束中随机选择的初始细波束对被称为
Figure BDA0002408156720000176
图5为本发明实施例提供的9波束扫描示意图，如图5所示，方点表示
Figure BDA0002408156720000177
圆点表示与
Figure BDA0002408156720000178
相邻的8个波束对，Kt、Kr分别为基站、终端的波束数量。
终端在测量使用上述8个波束对进行通信的频谱效率后，根据随机梯度下降的变种算法Adam算法确定用于下一次通信的波束对
Figure BDA0002408156720000179
并通过物理上行控制信道(PhysicalUplink Control Channel,PUCCH)将下一次发送波束
Figure BDA00024081567200001710
反馈给基站(Adam算法的具体实现将在后续说明)。基站在收到反馈信息后使用
Figure BDA00024081567200001711
再次发送CSI-RS进行波束扫描，终端再次根据Adam算法确定用于下次通信的波束对
Figure BDA00024081567200001712
并通过PUCCH将下一次发送波束
Figure BDA00024081567200001713
反馈给基站。重复该过程直至终端根据Adam算法确定最佳细波束对
Figure BDA00024081567200001714
并将最佳发射细波束
Figure BDA00024081567200001715
反馈给基站。至此，基站与终端第一条RF链路所使用的波束已经确定，即已确定FRF与WRF中第一个子阵所使用的码字。
第四步：基站与终端打开第二条RF链，按照第三步确定FRF与WRF中第二个子阵所使用的码字。以此类推，直至基站与终端确定FRF与WRF中所有子阵使用的码字，至此FRF与WRF确定完毕；
接下来将对第三步中使用的Adam算法作具体说明。由于Adam算法属于随机梯度下降算法的变种，主要依靠目标函数的梯度确定下一次通信使用的波束对，因此需要事先给出梯度g的定义，该定义由下式给出：
Figure BDA0002408156720000181
其中(x,y)为当前收发波束对，(x+x0,y+y0)为与当前波束对相邻的收发波束对。具体地，Adam算法的伪代码如下：
Figure BDA0002408156720000182
其中，α、γ1、γ2、δ为超参数且为经验值，在本文中上述四个参数的取值为多次仿真调试后确定。(x,y)为初始搜索波束对，该波束对即为第三步中的
Figure BDA0002408156720000183
在Adam算法中，若下一次搜索的收发波束对与本次搜索的波束对不同，则算法继续进行迭代。以某次搜索为例，首先在当前波束对及相邻8个波束对间搜索频谱效率最高的波束对，并根据式(1-5)计算梯度g。在计算梯度后，根据伪代码中的表达式对一、二阶有偏矩估计v、r进行更新并进行修正得到
Figure BDA0002408156720000184
这两个参数也是Adam算法区别于原始随机梯度下降算法以及其他变种算法的关键参数，其从不同维度决定前几次的历史梯度方向对本次波束搜索的影响。最后使用修正后的
Figure BDA0002408156720000185
得到下一次搜索波束对索引。
图6是本发明实施例提供的多天线单终端方案的仿真结果对比图，如图6所示，对比了本发明实施例中的方案、遍历搜索方案和Jointly-Adam算法方案三者的频谱效率比较仿真图，其中，子图(a)为非视距场景下的仿真图，子图(b)为视距场景下的仿真图，由于在本发明实施例中基站与终端均使用了粗、细波束相结合的方式进行波束搜索，为了便于描述，将使用m-n表示粗波束中细波束的数量。例如8-4则表示发端一个粗波束中有8个细波束，收端一个粗波束中有4个细波束。仿真中，发送端基站配备512根天线、2条RF链路，即每条RF链路配备256根天线；接收端终端配备32根天线、2条RF链路，即每条RF链路配备16根天线。图中横坐标是信噪比，单位为分贝；纵坐标是频谱效率，单位比特每秒每赫兹。由子图(a)中可以看出：在粗细波束组合为4-4时，本发明实施例提出的方案的性能逼近遍历搜索的性能。在信噪比为20dB时，与遍历搜索相比，在非视距与视距场景下我们的方案性能损失分别为0.95％和0.8％；在粗细波束组合为8-4时，与遍历搜索相比，在信噪比为20dB时，在非视距和视距场景下我们的方案性能损失为4.5％和3.2％。尽管与粗细波束组合4-4相比，8-4时算法性能会有所下降，但与Jointly-Adam算法相比，性能有了极大地提高。
图7是本发明实施例提供的在配置相同时的搜索复杂度对比图，如图7所示，对比了本发明实施例中的方案、遍历搜索方案和Jointly-Adam算法方案三者的搜索复杂度比较仿真图，其中，子图(a)为非视距场景下的仿真图，子图(b)为视距场景下的仿真图，在粗细波束组合为4-4时，本发明实施例提出方案的搜索次数远小于遍历搜索的搜索次数，在粗细波束组合为8-4时本方案在搜索次数上的优势更加明显。
在配置相同的情况下，无论是非视距还是视距场景，本发明方案均能在性能逼近遍历搜索的同时保持较低的复杂度，不失为在部分连接子阵连接方式下一种有效的单终端模拟波束搜索方案。并可轻易扩展至多终端场景。
基于上述任一实施例，图8为本发明实施例提供的基站示意图，如图8所示，本发明实施例提供一种基站，包括第一发送模块801和第一获取模块802，其中：
第一发送模块801用于在确定最优下行粗波束后，使用第一目标下行细波束向终端发送第一目标信号；所述第一目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是基站从所述最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束；第一获取模块802用于获取所述终端上报的第二下行细波束；所述第二下行细波束是所述终端根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定的；所述目标细波束对由所述第一目标下行细波束中的一个下行细波束和目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述目标上行细波束是所述终端接收所述第一目标信号时使用的上行细波束，所述目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是所述终端从最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束；若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则所述第一发送模块801还用于使用第二目标下行细波束再次向所述终端发送所述第一目标信号；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束。
本发明实施例提供一种基站，用于执行上述任一实施例中执行主体为基站的方法，通过本实施例提供的基站执行上述某一实施例中所述的方法的具体步骤与上述相应实施例相同，此处不再赘述。
本发明实施例提供的基站，在确定最优粗波束对后，采用自适应矩估计算法确定最优细波束对，在保证良好的系统性能的前提下，降低了波束搜索复杂度，从而降低了波束搜索时延。
基于上述任一实施例，进一步地，还包括：
第二发送模块，用于使用目标下行粗波束向所述终端发送第二目标信号；所述目标下行粗波束包括所述基站的所有的下行粗波束；
第二获取模块，用于获取所述终端上报的所述最优下行粗波束，所述最优下行粗波束是所述终端根据每一目标粗波束对对应的频谱效率确定的，所述目标粗波束对由所述目标下行粗波束中的一个下行粗波束和目标上行粗波束中的一个上行粗波束构成；所述目标上行粗波束是所述终端接收所述第二目标信号时使用的粗波束；所述目标上行粗波束包括所述终端的所有的上行粗波束。
本发明实施例提供一种基站，用于执行上述任一实施例中执行主体为基站的方法，通过本实施例提供的基站执行上述某一实施例中所述的方法的具体步骤与上述相应实施例相同，此处不再赘述。
本发明实施例提供的基站，在确定最优粗波束对后，采用自适应矩估计算法确定最优细波束对，在保证良好的系统性能的前提下，降低了波束搜索复杂度，从而降低了波束搜索时延。
基于上述任一实施例，本发明实施例提供一种终端，包括第一接收模块、第一确定模块和上报模块，其中：
第一接收模块用于在确定最优上行粗波束后，使用第一目标上行细波束接收第一目标信号；所述第一目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是终端从所述最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束；所述第一目标信号是由基站使用目标下行细波束向所述终端发送的；所述目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是所述基站从最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束；第一确定模块用于根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定第二次通信使用的细波束对；所述目标细波束对由所述目标下行细波束中的一个下行细波束和所述第一目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述第二次通信使用的细波束对包括第二下行细波束和第二上行细波束；上报模块，用于将所述第二下行细波束上报至所述基站；若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则所述第一接收模块还用于使用第二目标上行细波束再次接收所述基站使用第二目标下行细波束向所述终端发送的所述第一目标信号；所述第二目标上行细波束包括所述第二上行细波束及其相邻波束；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束。
本发明实施例提供一种终端，用于执行上述任一实施例中执行主体为终端的方法，通过本实施例提供的终端执行上述某一实施例中所述的方法的具体步骤与上述相应实施例相同，此处不再赘述。
本发明实施例提供的终端，在确定最优粗波束对后，采用自适应矩估计算法确定最优细波束对，在保证良好的系统性能的前提下，降低了波束搜索复杂度，从而降低了波束搜索时延。
基于上述任一实施例，进一步地，还包括：
第二接收模块，用于使用目标上行粗波束接收第二目标信号；所述目标上行粗波束包括终端的所有的上行粗波束；所述第二目标信号是由基站使用目标下行粗波束向所述终端发送的；所述目标下行粗波束包括所述基站的所有的下行粗波束；
第二确定模块，用于根据接收所述第二目标信号时使用的每一目标粗波束对对应的频谱效率，确定所述最优上行粗波束和所述最优下行粗波束；所述目标粗波束对由所述目标下行粗波束中的一个下行粗波束和所述目标上行粗波束中的一个上行粗波束构成。
本发明实施例提供一种终端，用于执行上述任一实施例中执行主体为终端的方法，通过本实施例提供的终端执行上述某一实施例中所述的方法的具体步骤与上述相应实施例相同，此处不再赘述。
本发明实施例提供的终端，在确定最优粗波束对后，采用自适应矩估计算法确定最优细波束对，在保证良好的系统性能的前提下，降低了波束搜索复杂度，从而降低了波束搜索时延。
图9为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图9所示，该电子设备包括：处理器(processor)901、通信接口(Communications Interface)902、存储器(memory)903和通信总线904，其中，处理器901，通信接口902，存储器903通过通信总线904完成相互间的通信。处理器901和存储器902通过总线903完成相互间的通信。处理器901可以调用存储器903中的逻辑指令，以执行如下方法：
在确定最优下行粗波束后，使用第一目标下行细波束向终端发送第一目标信号；所述第一目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是基站从所述最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束；获取所述终端上报的第二下行细波束；所述第二下行细波束是所述终端根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定的；所述目标细波束对由所述第一目标下行细波束中的一个下行细波束和目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述目标上行细波束是所述终端接收所述第一目标信号时使用的上行细波束，所述目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是所述终端从最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束；若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则使用第二目标下行细波束再次向所述终端发送所述第一目标信号；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束。
或者如下方法：
在确定最优上行粗波束后，使用第一目标上行细波束接收第一目标信号；所述第一目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是终端从所述最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束；所述第一目标信号是由基站使用目标下行细波束向所述终端发送的；所述目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是所述基站从最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束；根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定第二次通信使用的细波束对；所述目标细波束对由所述目标下行细波束中的一个下行细波束和所述第一目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述第二次通信使用的细波束对包括第二下行细波束和第二上行细波束；将所述第二下行细波束上报至所述基站；若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则使用第二目标上行细波束再次接收所述基站使用第二目标下行细波束向所述终端发送的所述第一目标信号；所述第二目标上行细波束包括所述第二上行细波束及其相邻波束；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束。
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
进一步地，本发明实施例提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例中的步骤，例如包括：
在确定最优下行粗波束后，使用第一目标下行细波束向终端发送第一目标信号；所述第一目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是基站从所述最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束；获取所述终端上报的第二下行细波束；所述第二下行细波束是所述终端根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定的；所述目标细波束对由所述第一目标下行细波束中的一个下行细波束和目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述目标上行细波束是所述终端接收所述第一目标信号时使用的上行细波束，所述目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是所述终端从最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束；若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则使用第二目标下行细波束再次向所述终端发送所述第一目标信号；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束。
或者如下方法：
在确定最优上行粗波束后，使用第一目标上行细波束接收第一目标信号；所述第一目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是终端从所述最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束；所述第一目标信号是由基站使用目标下行细波束向所述终端发送的；所述目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是所述基站从最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束；根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定第二次通信使用的细波束对；所述目标细波束对由所述目标下行细波束中的一个下行细波束和所述第一目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述第二次通信使用的细波束对包括第二下行细波束和第二上行细波束；将所述第二下行细波束上报至所述基站；若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则使用第二目标上行细波束再次接收所述基站使用第二目标下行细波束向所述终端发送的所述第一目标信号；所述第二目标上行细波束包括所述第二上行细波束及其相邻波束；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束。
进一步地，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现上述各方法实施例中的步骤，例如包括：
在确定最优下行粗波束后，使用第一目标下行细波束向终端发送第一目标信号；所述第一目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是基站从所述最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束；获取所述终端上报的第二下行细波束；所述第二下行细波束是所述终端根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定的；所述目标细波束对由所述第一目标下行细波束中的一个下行细波束和目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述目标上行细波束是所述终端接收所述第一目标信号时使用的上行细波束，所述目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是所述终端从最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束；若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则使用第二目标下行细波束再次向所述终端发送所述第一目标信号；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束。
或者如下方法：
在确定最优上行粗波束后，使用第一目标上行细波束接收第一目标信号；所述第一目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是终端从所述最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束；所述第一目标信号是由基站使用目标下行细波束向所述终端发送的；所述目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是所述基站从最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束；根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定第二次通信使用的细波束对；所述目标细波束对由所述目标下行细波束中的一个下行细波束和所述第一目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述第二次通信使用的细波束对包括第二下行细波束和第二上行细波束；将所述第二下行细波束上报至所述基站；若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则使用第二目标上行细波束再次接收所述基站使用第二目标下行细波束向所述终端发送的所述第一目标信号；所述第二目标上行细波束包括所述第二上行细波束及其相邻波束；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
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各实施方式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。基于这样的理解，上述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，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (10)

1.一种波束搜索方法，其特征在于，包括：
在确定最优下行粗波束后，使用第一目标下行细波束向终端发送第一目标信号；所述第一目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是基站从所述最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束；
获取所述终端上报的第二下行细波束；所述第二下行细波束是所述终端根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定的；所述目标细波束对由所述第一目标下行细波束中的一个下行细波束和目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述目标上行细波束是所述终端接收所述第一目标信号时使用的上行细波束，所述目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是所述终端从最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束；
若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则使用第二目标下行细波束再次向所述终端发送所述第一目标信号；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束；
其中，确定所述最优下行粗波束的具体方法为：所述基站和所述终端分别打开一条RF链路，所述基站遍历所有的下行粗波束，使用所有的下行粗波束向所述终端发送第二目标信号，所述第二目标信号根据所述终端的当前状态来配置。
2.根据权利要求1所述的波束搜索方法，其特征在于，还包括：
使用目标下行粗波束向所述终端发送第二目标信号；所述目标下行粗波束包括所述基站的所有的下行粗波束；
获取所述终端上报的所述最优下行粗波束，所述最优下行粗波束是所述终端根据每一目标粗波束对对应的频谱效率确定的，所述目标粗波束对由所述目标下行粗波束中的一个下行粗波束和目标上行粗波束中的一个上行粗波束构成；所述目标上行粗波束是所述终端接收所述第二目标信号时使用的粗波束；所述目标上行粗波束包括所述终端的所有的上行粗波束。
3.一种波束搜索方法，其特征在于，包括：
在确定最优上行粗波束后，使用第一目标上行细波束接收第一目标信号；所述第一目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是终端从所述最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束；所述第一目标信号是由基站使用目标下行细波束向所述终端发送的；所述目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是所述基站从最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束；
根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定第二次通信使用的细波束对；所述目标细波束对由所述目标下行细波束中的一个下行细波束和所述第一目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述第二次通信使用的细波束对包括第二下行细波束和第二上行细波束；
将所述第二下行细波束上报至所述基站；
若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则使用第二目标上行细波束再次接收所述基站使用第二目标下行细波束向所述终端发送的所述第一目标信号；所述第二目标上行细波束包括所述第二上行细波束及其相邻波束；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束；
其中，确定所述最优上行粗波束的具体方法为：所述基站和所述终端分别打开一条RF链路，所述终端遍历所有的上行粗波束，使用所有的上行粗波束接收所述基站发送的第二目标信号，所述第二目标信号根据所述终端的当前状态来配置。
4.根据权利要求3所述的波束搜索方法，其特征在于，还包括：
使用目标上行粗波束接收第二目标信号；所述目标上行粗波束包括终端的所有的上行粗波束；所述第二目标信号是由基站使用目标下行粗波束向所述终端发送的；所述目标下行粗波束包括所述基站的所有的下行粗波束；
根据接收所述第二目标信号时使用的每一目标粗波束对对应的频谱效率，确定所述最优上行粗波束和所述最优下行粗波束；所述目标粗波束对由所述目标下行粗波束中的一个下行粗波束和所述目标上行粗波束中的一个上行粗波束构成。
5.一种基站，其特征在于，包括：
第一发送模块，用于在确定最优下行粗波束后，使用第一目标下行细波束向终端发送第一目标信号；所述第一目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是基站从所述最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束；
第一获取模块，用于获取所述终端上报的第二下行细波束；所述第二下行细波束是所述终端根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定的；所述目标细波束对由所述第一目标下行细波束中的一个下行细波束和目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述目标上行细波束是所述终端接收所述第一目标信号时使用的上行细波束，所述目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是所述终端从最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束；
若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则所述第一发送模块还用于使用第二目标下行细波束再次向所述终端发送所述第一目标信号；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束；
其中，确定所述最优下行粗波束的具体方法为：所述基站和所述终端分别打开一条RF链路，所述基站遍历所有的下行粗波束，使用所有的下行粗波束向所述终端发送第二目标信号，所述第二目标信号根据所述终端的当前状态来配置。
6.根据权利要求5所述的基站，其特征在于，还包括：
第二发送模块，用于使用目标下行粗波束向所述终端发送第二目标信号；所述目标下行粗波束包括所述基站的所有的下行粗波束；
第二获取模块，用于获取所述终端上报的所述最优下行粗波束，所述最优下行粗波束是所述终端根据每一目标粗波束对对应的频谱效率确定的，所述目标粗波束对由所述目标下行粗波束中的一个下行粗波束和目标上行粗波束中的一个上行粗波束构成；所述目标上行粗波束是所述终端接收所述第二目标信号时使用的粗波束；所述目标上行粗波束包括所述终端的所有的上行粗波束。
7.一种终端，其特征在于，包括：
第一接收模块，用于在确定最优上行粗波束后，使用第一目标上行细波束接收第一目标信号；所述第一目标上行细波束包括第一上行细波束及其相邻波束；所述第一上行细波束是终端从所述最优上行粗波束中随机选择的一个上行细波束；所述第一目标信号是由基站使用目标下行细波束向所述终端发送的；所述目标下行细波束包括第一下行细波束及其相邻波束；所述第一下行细波束是所述基站从最优下行粗波束中随机选择的一个下行细波束；
第一确定模块，用于根据每一目标细波束对对应的频谱效率，利用自适应矩估计算法确定第二次通信使用的细波束对；所述目标细波束对由所述目标下行细波束中的一个下行细波束和所述第一目标上行细波束中的一个上行细波束构成；所述第二次通信使用的细波束对包括第二下行细波束和第二上行细波束；
上报模块，用于将所述第二下行细波束上报至所述基站；
若所述第二下行细波束不是最优下行细波束，则所述第一接收模块还用于使用第二目标上行细波束再次接收所述基站使用第二目标下行细波束向所述终端发送的所述第一目标信号；所述第二目标上行细波束包括所述第二上行细波束及其相邻波束；所述第二目标下行细波束包括所述第二下行细波束及其相邻波束；
其中，确定所述最优上行粗波束的具体方法为：所述基站和所述终端分别打开一条RF链路，所述终端遍历所有的上行粗波束，使用所有的上行粗波束接收所述基站发送的第二目标信号，所述第二目标信号根据所述终端的当前状态来配置。
8.根据权利要求7所述的终端，其特征在于，还包括：
第二接收模块，用于使用目标上行粗波束接收第二目标信号；所述目标上行粗波束包括终端的所有的上行粗波束；所述第二目标信号是由基站使用目标下行粗波束向所述终端发送的；所述目标下行粗波束包括所述基站的所有的下行粗波束；
第二确定模块，用于根据接收所述第二目标信号时使用的每一目标粗波束对对应的频谱效率，确定所述最优上行粗波束和所述最优下行粗波束；所述目标粗波束对由所述目标下行粗波束中的一个下行粗波束和所述目标上行粗波束中的一个上行粗波束构成。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器，以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至4任一项所述波束搜索方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至4任一所述波束搜索方法的步骤。
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