CN115242274A - 波束搜索方法、装置，以及，电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种波束搜索方法，属于通信技术领域，能够提升波束搜索效率。所述方法应用于终端和服务器，其中，应用于终端的方法包括：通过接收基站全向发送的第一参考信号；基于所述第一参考信号进行信道估计，获取第一信道矩阵；对所述第一信道矩阵进行奇异值分解，得到所述终端对应的第一酉矩阵；根据所述第一酉矩阵和所述终端对应的波束成形码本，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束。本方法基于码本中码字与信道分析得到的实际波束的相似度，获取最佳通信波束，波束搜索速度快，效率高。

Description

波束搜索方法、装置，以及，电子设备
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别是涉及波束搜索方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。
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(Mass ive Multiple-Input Mult iple-Output,Massive MIMO)是一种常用的工程实现。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，也逐渐应用到MIMO部署中。在毫米波通信场景下，由于基站与终端间进行通信的定向程度越来越高，终端与基站之间以最优通信波束进行通信，对通信质量影响尤为重要。而随着天线单元的增多，确定最优波束的效率对通信延迟有很大影响。
现有技术中，有通过遍历各个波束的通信质量，从而确定最优通信波束的方法。现有技术中的波束搜索方案，搜索时延相对较高，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
本申请实施例提供一种波束搜索方法及装置，目的在于提升波束搜索效率，减少波束搜索时间，以保障通信质量。
第一方面，本申请实施例提供了一种波束搜索方法，应用于终端，所述方法包括：
接收基站全向发送的第一参考信号；
基于所述第一参考信号进行信道估计，获取第一信道矩阵；
对所述第一信道矩阵进行奇异值分解，得到所述终端对应的第一酉矩阵；
根据所述第一酉矩阵和所述终端对应的波束成形码本，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束。
第二方面，本申请实施例提供了一种波束搜索装置，应用于终端，所述装置包括：
第一参考信号接收模块，用于接收基站全向发送的第一参考信号；
第一信道估计模块，用于基于所述第一参考信号进行信道估计，获取第一信道矩阵；
第一酉矩阵获取模块，用于对所述第一信道矩阵进行奇异值分解，得到所述终端对应的第一酉矩阵；
第一通信波束获取模块，用于根据所述第一酉矩阵和所述终端对应的波束成形码本，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束。
第三方面，本申请实施例提供了一种波束搜索方法，应用于基站，所述方法包括：接收终端采用第一通信波束发送的第二参考信号；
基于所述第二参考信号进行信道估计，获取第二信道矩阵；
对所述第二信道矩阵进行奇异值分解，得到所述基站对应的第二酉矩阵；
根据所述第二酉矩阵和所述基站对应的波束成形码本，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。
第四方面，本申请实施例提供了一种波束搜索装置，应用于基站，所述装置包括：
第二参考信号接收模块，用于接收终端采用第一通信波束发送的第二参考信号；
第二信道估计模块，用于基于所述第二参考信号进行信道估计，获取第二信道矩阵；
第二酉矩阵获取模块，用于对所述第二信道矩阵进行奇异值分解，得到所述基站对应的第二酉矩阵；
第二通信波束获取模块，用于根据所述第二酉矩阵和所述基站对应的波束成形码本，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。
第五方面，本申请实施例还公开了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在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本申请实施例所述的波束搜索方法。
第六方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时本申请实施例公开的波束搜索方法的步骤。
本申请实施例公开的波束搜索方法，通过接收基站全向发送的第一参考信号；基于所述第一参考信号进行信道估计，获取第一信道矩阵；对所述第一信道矩阵进行奇异值分解，得到所述终端对应的第一酉矩阵；根据所述第一酉矩阵和所述终端对应的波束成形码本，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束，能够提升发射端(如基站)与接收端(如终端)进行数据传输是采用的通信波束的搜索效率。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1是本申请一个实施例中的波束搜索方法流程图之一；
图2是本申请实施例中的波束搜索方法应用的收发机应用系统示意图；
图3是本申请一个实施例中的波束搜索方法另一流程示意图；
图4是本申请另一个实施例中的波束搜索方法流程图；
图5是本申请实施例中的波束搜索方法应用于收发机应用系统的交互示意图；
图6是本申请一个实施例中的波束搜索装置结构示意图之一；
图7是本申请一个实施例中的波束搜索装置结构示意图之二；
图8是本申请另一个实施例中的波束搜索装置结构示意图之一；
图9是本申请另一个实施例中的波束搜索装置结构示意图之二；
图10示意性地示出了用于执行根据本申请的方法的电子设备的框图；以及
图11示意性地示出了用于保持或者携带实现根据本申请的方法的程序代码的存储单元。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在大规模多输入多输出MIMO系统中，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)。其中，在模拟前端中，发射端的模拟预编码矩阵对应的发射波束和接收端的模拟合并矩阵对应的接收波束对通信质量有较大影响。本申请实施例中，公开一种的模拟预编码矩阵对应的发射波束的搜索方法，以及，模拟合并矩阵对应的接收波束的搜索方法，可以提升波束搜索效率，进一步保障通信质量。
实施例一
如图1所示，本申请实施例公开的一种波束搜索方法，应用于终端，所述包括：步骤110至步骤140。
步骤110，接收基站全向发送的第一参考信号。
本申请实施例中所述的基站可以为小区基站。所述基站中的发射链路可以采用全连接或者部分连接的方式，与系统中的天线单元连接。
本申请的一些实施例中，在基站与终端进行数据传输之前，首先，基站和终端通过互相发送参考信号，各自确定与对方进行数据传输时采用的最佳通信波束，之后，各自以确定的最佳通信波束与对方进行数据传输。例如，基站以自身确定的最佳模拟发送波束向终端发送数据信号，终端以自身确定的最佳模拟接收波束接收基站发送的数据信号。本文中，为了便于区别，将基站向终端发送的参考信号记为“第一参考信号”，将终端向基站发送的参考信号记为“第二参考信号”。
为了确定终端的最佳模拟接收波束，首先，基站全向向终端发送第一参考信号。终端通过各个射频链路连接的天线单元接收该第一参考信号。
步骤120，基于所述第一参考信号进行信道估计，获取第一信道矩阵。
基站发出第一参考信号之后，第一参考信号经过基站端(即发射端)的天线和终端(即接收端)的天线构成的信道进行传输，在传输的过程中，会产生变形，例如，会产生衰减、相移，被加以噪声等。终端接收到的产生变形的第一参考信号之后，通过将接收到的信号和基站原始发送的第一参考信号进行比较，找出他们的相关性的过程，即是估计信道矩阵的过程，称为“信道估计”。
接收到第一参考信号之后，终端对第一参考信号进行信道估计，获取第一参考信号对应的信道矩阵。基于所述第一参考信号进行信道估计，获取第一信道矩阵的具体实施方式，参见现有技术，本申请实施例中不再赘述。
步骤130，对所述第一信道矩阵进行奇异值分解，得到所述终端对应的第一酉矩阵。
经过信道估计得到的第一参考信号对应的信道矩阵(即第一信道矩阵)，表征了从所述基站到所述终端之间传输的信息，在信号传输时经过的信道对传输信号的变化特性。进一步的，通过对该第一信道矩阵进行奇异值分解，可以得到第一信道矩阵的重要特征。
以图2所示的收发双方采用全连接结构的模拟数字混合处理下行单小区系统为例，包括：基站(即发送端)和终端(即接收端)。发送端基站主要由RF链路(即射频链路)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(即射频链路)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NBS根天线，以全连接的方式连接至MBS条RF链路上，服务单一终端，每条RF链路上连接NBS根天线；接收端侧部署了NMS根天线，以相同的方式连接至MMS条RF链路上，每条RF链路上连接NMS根天线，在通信时支持传输Ns条数据流(Ns≥1)。
在发送端(即基站侧)，维度为Ns×1的复信号S首先经过维度为MBS×Ns的数字预编码矩阵FBB(即基带预编码矩阵)进行数字预编码，再通过维度为NBS×MBS的模拟预编码矩阵FRF进行模拟预编码，之后即可由NBS根天线以波束形式进行发送。因此，发送端(基站侧)传输的复信号可由以下公式1得到：
x＝FRFFBBs (公式1)
上述公式1中，发送信号S须满足
Figure BDA0003710398800000061
ρ为平均发送功率，Ns表示基站侧部署的天线数量，
Figure BDA0003710398800000067
表示维度为Ns的单位矩阵。
在接收端(即终端侧)，NMS根天线收到的信号首先通过维度为NMS×MMS的模拟合并矩阵WRF进行模拟合并，当接收到的信号通过维度为MMS×Ns的数字合并矩阵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可以通过以下公式2表示：
Figure BDA0003710398800000062
上述公式2中，H是维度为NMS×NBS的信道矩阵，此处定义终端的等效基带信道为
Figure BDA0003710398800000063
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。
由上述公式2可以看出，发射端发射的信号经过预设信道传输，被引入噪声信号之后，在接收端经过接收端的模拟合并矩阵和数字合并矩阵进行合并后，成为了接收端最终接收到的信号y。
在通信模型建立过程中，由于模拟预编码矩阵FRF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 BDA0003710398800000064
且
Figure BDA0003710398800000065
‖·‖F为Frobenius范数。类似地，模拟合并矩阵WRF中的每一个元素须满足
Figure BDA0003710398800000066
基于上述信号传输原理可知，对信道矩阵H进行奇异值分解Singular ValueDecomposition，SVD)后，将分别得到由右奇异矩阵与左奇异矩阵中最大的Ns个奇异值对应的奇异向量，即模拟合并矩阵WRF和模拟预编码矩阵FRF。
例如，本申请实施例中，通过对第一信道矩阵进行如下奇异值分解，得到右奇异矩阵V和左奇异矩阵U:H＝UΛVH,其中，U为NMS阶酉矩阵，V为NBS阶酉矩阵。之后，将第一信道矩阵分解得到的右奇异向量，即酉矩阵V作为所述终端对应的第一酉矩阵。由前述分析可知，所述终端对应的第一酉矩阵对应模拟合并矩阵WRF，表征了接收端的最佳接收波束特征。即第一酉矩阵为最佳酉矩阵。
对所述第一信道矩阵进行奇异值分解，得到所述终端对应的第一酉矩阵的具体实施方式，参见现有技术，本申请实施例中不再赘述。
步骤140，根据所述第一酉矩阵和所述终端对应的波束成形码本，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束。
其中，所述第一通信波束为模拟接收波束。
在获取到终端的第一酉矩阵，进一步根据所述第一酉矩阵表征的终端的接收波束特征，获取终端向基站发送数据采用的理论最佳波束。
本申请的一些实施例中，所述根据所述第一酉矩阵和所述终端对应的波束成形码本，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束，包括：根据所述第一酉矩阵中各列的列元素与所述终端对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束。
本申请的实施例中，在执行本申请实施例公开的波束搜索方法之前，首先需要在基站侧和终端侧分别设置波束成形码本。基站侧和终端侧由于部署的天线数量不同，波束成形码本的内容会有不同。其中，所述波束成形码本可以采用现有技术中的码本,例如可以采用离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)码本，还可以采用如IEEE802.11 3c码本、beamsteering码本等其他波束成形码本，本申请实施例对采用的波束成形码本的具体形式不做限定。为了便于读者理解波束搜索的过程，下面以波束成形码本采用DFT码本为例，对波束成形码本的内容进行简要说明。
在DFT码本中，第m个码字中第n根天线的加权系数Qm,n可以表示为：
Figure BDA0003710398800000071
其中，M为DFT码本中码字的数量，N为天线的数量。所述波束成形码本中各码字为波束加权向量，用于控制天线的幅度与相位。本申请的一些实施例中，以采用全连接结构的收发机为例，即每条射频链路均与所有天线相连接，在全连接架构中，波束成形码本中码字的行数等于每条射频链路连接的天线数量，每个码字可以表示为一个列数为1的列向量，码字每一行的数值表示其中一根天线使用的幅度与相位。
以基站侧的每条射频链路连接NBS根天线单元为例，基站侧设置的码本将包括NBS个码字，其中，每一个码字对应NBS根天线单元采用相应幅度和相位组合时基站射频链路的频谱性能。以终端侧的每条射频链路连接NMS根天线单元为例，基站侧设置的码本将包括NMS个码字，波束成形码本中每一个码字对应NMS根天线单元采用相应幅度和相位组合时终端接收射频链路的频谱性能。
本申请实施例中，通过找到前述步骤对信道矩阵进行奇异值分解得到的接收波束匹配的码字，确定最适合所述基站与所述终端之间的通信信道的波束。
本申请的一些实施例中，所述根据所述第一酉矩阵中各列的列元素与所述终端对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束，包括：以下任意一种具体实施方式。
方式一：
对于所述第一酉矩阵的每一列，分别获取所述终端对应的波束成形码本中与所述第一酉矩阵相应列的列元素的相似度最高的所述码字，作为所述终端的与所述相应列对应的射频链路匹配的码字；根据所述终端的各射频链路匹配的所述码字，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行通信时采用的第一通信波束。所述第一通信波束为最佳通信波束。
以两条射频链路为例：得到的对应终端的第一酉矩阵(即对应模拟合并矩阵WRF)中包括两列元素，其中，第一列矩阵元素对应第一条射频链路的频谱性能，第二列矩阵元素对应第二条射频链路的频谱性能。接下来，分别计算第一酉矩阵的第一列元素与终端侧的DFT码本中每个码字的相似度，以得到与第一酉矩阵的第一列矩阵元素相似度最高的码字(例如记为Wi，(i∈{1,…,NMS}))，并将该码字作为待确定的模拟合并矩阵WRF中与第一条射频链路连接的天线单元使用的幅度和相位，即第一条射频链路匹配的最佳模拟接收波束。
按照同样方法，继续计算第一酉矩阵的第二列元素与终端侧的DFT码本中每个码字的相似度，以得到与第一酉矩阵的第二列矩阵元素相似度最高的码字(例如记为Wj，(j∈{1,…,NMS}))，并将该码字作为待确定的模拟合并矩阵WRF中与第二条射频链路连接的天线单元使用的幅度和相位，即第二条射频链路匹配的最佳模拟接收波束。
按照上述方法，即可确定终端的每条射频链路对应的最佳模拟接收波束。
方式二：
对于所述第一酉矩阵的每一列，分别获取所述终端对应的波束成形码本中与所述第一酉矩阵中相应列的列元素相似度最高的待匹配码字，之后，将获取的所述待匹配码字匹配至所述终端的与所述相应列对应的射频链路，其中，所述待匹配码字为所述终端对应的波束成形码本中未匹配至所述射频链路的码字；根据所述终端的各射频链路匹配的所述码字，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行通信时采用的第一通信波束。所述第一通信波束为最佳通信波束。
本申请的一些实施例中，为了避免射频链路之间的干扰，每条射频链路连接的天线单元的发射幅度和相位需要各不相同。而按照方式一确定的每条射频链路对应的最佳模拟接收波束，有可能相同，需要进一步改进。例如，可以从所述第一酉矩阵的第一列起，首先分别计算所述终端侧预设的波束成形码本(如DFT码本)中各码字与所述第一酉矩阵的第一列元素的相似度，并选择与第一列元素的相似度最高的码字(如第i个码字)，作为模拟和并矩阵的第一个元素，将该码字匹配至所述终端的第一条射频链路，即所述终端的第一条射频链路采用所述码字对应的幅度和相位，即第二条射频链路采用的最佳模拟接收波束。之后，分别计算所述终端侧预设的波束成形码本中除与第一条射频链路匹配的码字以外(如除第i个码字以外)的各码字，与所述第一酉矩阵的第二列元素的相似度，并选择与第二列元素的相似度最高的码字(如第j个码字)，作为模拟和并矩阵的第二个元素，将该码字(如第j个码字)匹配至所述终端的第二条射频链路，即所述终端的第二条射频链路采用所述码字(如第j个码字)对应的幅度和相位，即第二条射频链路采用的最佳模拟接收波束。
采用方式二确定的终端侧每条射频链路匹配的最佳模拟接收波束，具有信道互异性，通信质量稳定。
方式三：
根据所述第一酉矩阵中指定列的列元素与所述终端对应的波束成形码本中指定码字的相似度，获取所述终端的目标射频链路采用所述指定码字对应的通信波束时的单链路频谱性能，其中，所述目标射频链路为：与所述指定列对应的射频链路；根据所述终端的各射频链路在采用不同码字对应的通信波束时的单链路频谱性能，获取所述各射频链路匹配所述不同码字的序列时，所述终端的全链路频谱性；根据所述全链路频谱性能最优时所述各射频链路匹配的所述不同码字的序列，获取所述终端的所述各射频链路与所述基站进行通信时采用的第一通信波束。所述第一通信波束为最佳通信波束。
本申请的一些实施例中，可以采用第一酉矩阵中某一列的列元素与所述终端对应的波束成形码本中某个码字的相似度，作为该列对应的射频链路采用该码字对应的天线幅度和相位进行通信时的频谱性能，从而得到各条射频链路采用不同码字对应的天线幅度和相位进行通信时，终端的频谱性能。并选择使得终端的频谱性能最优的每条射频链路采用的不同码字，作为该条射频链路匹配的最佳模拟接收波束。
波束成形码本中每个码字对应的是终端的每条射频链路连接的全部天线的频谱特性，如N根天线的信号幅度和相位的组合对应的信号特性，每个码字各不相同。当终端的每条射频链路采用不同的码字对应的信号幅度和相位时，终端在接收信号时将具有不同的频谱性能。通过上述方法，可以选择使终端的整体频谱性能最优的通信波束。
本申请的一些实施例中，可以采用余弦距离等向量相似度计算方法，计算第一酉矩阵的列元素与码字的相似度，本申请实施例中，对计算相似度的具体实施方式不做限定。
由图2所述的收发机系统结构和公式2可以得出，混合波束成形器由上述的终端的模拟合并矩阵WRF/数据合并矩阵WBB，以及，基站的模拟预编码矩阵FRF/数字预编码矩阵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(即基站)模拟预编码矩阵FRF和收端(即终端)模拟合并矩阵WRF，然后，根据等效基带信道
Figure BDA0003710398800000111
设计发端数字预编码矩阵FBB和收端数字合并矩阵WBB。
在终端确定了每条射频链路对应的第一通信波束，即接收基站信号的最佳模拟接收波束之后，相当于确定了终端侧的模拟合并矩阵。接下来，还需要确定基站侧的模拟预编码矩阵FRF。
本申请的一些实施例中，如图3所示，所述根据所述第一酉矩阵和所述终端对应的波束成形码本，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束，之后，所述方法还包括：步骤150。
步骤150，采用所述第一通信波束，向所送基站发送第二参考信号，使得所述基站基于所述第二参考信号进行信号频谱性能分析，以获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。
在终端确定了每条射频链路对应的第一通信波束，即接收基站信号的最佳模拟接收波束之后，各射频链路中天线单元采用与所述第一通信波束对应的幅度和相位，向所述基站发送参考信号(即第二参考信号)，便于基站基于接收到的，经通信信道传输后的第二参考信号，确定与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。
如前所述，第二参考信号经过信道传输后，同样会发生变形，并被加入噪声，基站可以通过对接收到的参考信号和终端发送的参考信号(即第二参考信号)进行频谱分析，从而获取各条射频链路匹配的，用于与所述终端进行通信的最佳通信波束。
本申请的一些实施例中，所述基站基于所述第二参考信号进行信号频谱性能分析，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束，包括：所述基站基于所述第二参考信号进行信道估计，获取第二信道矩阵，之后，对所述第二信道矩阵进行奇异值分解，得到所述基站对应的第二酉矩阵；所述基站根据所述第二酉矩阵和所述基站对应的波束成形码本，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。
基站基于所述第二参考信号进行信道估计，获取第二信道矩阵的具体实施方式，参见终端基于第一参考信息进行信道估计，获取第一信道矩阵的具体实施方式，此处不再赘述。
基站对所述第二信道矩阵进行奇异值分解，得到所述基站对应的第二酉矩阵的具体实施方式参见终端对所述第一信道矩阵进行奇异值分解，得到第一酉矩阵，此处不再赘述。
之后，基站根据所述第二酉矩阵和所述基站侧预先设置的波束成形码本，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。例如，根据所述第二酉矩阵和所述基站侧预先设置的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。当然，基站也可以采用其他方式根据所述第二酉矩阵和所述基站侧预先设置的波束成形码本，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束，此处不一一例举。
本申请实施例公开的波束搜索方法，通过接收基站全向发送的第一参考信号；基于所述第一参考信号进行信道估计，获取第一信道矩阵；对所述第一信道矩阵进行奇异值分解，得到所述终端对应的第一酉矩阵；根据所述第一酉矩阵和所述终端对应的波束成形码本，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束，能够提升发射端(如基站)与接收端(如终端)进行数据传输是采用的通信波束的搜索效率。
传统的波束搜索方法，基站和终端遍历所有可能的发射/接收波束，在所有可能的波束上进行波束搜索，不适用于大规模MIMO系统，会导致波束搜索时间长，引入通信延迟。而本申请实施例公开的波束搜索方法，终端基于基站发送的参考信号进行信道估计和奇异值分解，获取与通信信道性能匹配的波束，即第一酉矩阵，并通过终端设置的波束成形码本中各码字与第一酉矩阵的各列元素的相似度，选择终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的最佳通信波束，不需要采用终端侧码本中每个码字对应的波束分别进行信号发送和波束搜索，仅需要执行向量相似度计算，即可确定终端侧与基站进行数据传输时采用的最佳通信波束，波束搜索用时短，效率高，有助于减少通信延迟，保障通信信号质量。
并且，本方法不需要以基站采用每个码字对应的波束向终端发射参考信号，也不需要终端以每个码字对应的波束向基站发射参考信号，大幅度降低了基站与终端间的交互次数，有助于提升通信效率。
实施例二
本申请实施例公开的一种波束搜索方法，应用于基站，如图4所示，包括：步骤410至步骤440。
步骤410，接收终端采用第一通信波束发送的第二参考信号。
仍以实施例一中所述的收发双方采用全连接结构的模拟数字混合处理下行单小区系统为例，终端在确定与所述基站进行数据通信采用的第一通信波束之后，射频链路中天线单元采用与所述第一通信波束匹配的幅度和相位，向所述基站的发送第二参考信号。
第二参考信号经过终端和基站之间的信道进行传输，最终，传输至所述基站，被基站接收。
步骤420，基于所述第二参考信号进行信道估计，获取第二信道矩阵。
如实施例一中所述，信号在信道中传输时，会产生变形，例如，会产生衰减、相移，被加以噪声等。基站接收到的产生变形的第二参考信号之后，通过将接收到的信号和终端原始发送的第二参考信号进行比较，找出他们的相关性的过程，即是估计信道矩阵的过程，称为“信道估计”。
基站基于所述第二参考信号进行信道估计，获取第二信道矩阵的具体实施方式，参见实施例一中，终端基于第一参考信号进行信道估计的具体实施方式，也可参见现有技术，此处不再赘述。
步骤430，对所述第二信道矩阵进行奇异值分解，得到所述基站对应的第二酉矩阵。
接下来，基站对所述第二信道矩阵进行奇异值分解，得到所述基站对应的第二酉矩阵。基站对所述第二信道矩阵进行奇异值分解，得到所述基站对应的第二酉矩阵的具体实施方式，参见实施例一中所述的对第一信道矩阵进行奇异值分解的具体实施方式。对所述第二信道矩阵进行奇异值分解，得到的左奇异矩阵可以作为所述基站对应的第二酉矩阵。由前述分析可知，所述基站对应的第二酉矩阵对应模拟预编码矩阵FRF，表征了发送端的最佳模拟发送波束特征。即第二酉矩阵奇异值分解得到的一个最佳酉矩阵。
即确定了基站对应的第二酉矩阵，相当于确定了基站侧与所述终端进行数据传输时各个射频链路采用的最佳接收波束。
步骤440，根据所述第二酉矩阵和所述基站对应的波束成形码本，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。
之后，基站根据所述第二酉矩阵和所述基站对应的波束成形码本进行频谱性能分析，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。
本申请的一些实施例中，所述根据所述第二酉矩阵和所述基站对应的波束成形码本，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束，包括：根据所述第二酉矩阵中各列的列元素与所述基站对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。
本申请的实施例中，在执行本申请实施例公开的波束搜索方法之前，首先需要在基站侧和终端侧分别设置波束成形码本。基站侧和终端侧由于部署的天线数量不同，波束成形码本的内容会有不同。基站侧设置波束成形码本的具体实施方式参见实施例一中终端侧设置波束成形码本的具体实施方式，此处不再赘述。
本申请实施例中，通过找到前述步骤对信道矩阵进行奇异值分解得到的接收波束匹配的码字，确定最适合所述基站与所述终端之间的通信信道的波束。
本申请的一些实施例中，所述根据所述第二酉矩阵中各列的列元素与所述基站对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束，包括：以下任意一种具体实施方式。
方式一：
对于所述第二酉矩阵的每一列，分别获取所述基站对应的波束成形码本中与所述第二酉矩阵相应列的列元素的相似度最高的所述码字，作为所述基站的与所述相应列对应的射频链路匹配的码字；根据所述基站的各射频链路匹配的所述码字，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行通信时采用的第二通信波束。所述第二通信波束为最佳通信波束。
以两条射频链路为例：得到的对应基站的第二酉矩阵中包括两列元素，其中，第一列矩阵元素对应第一条射频链路的频谱性能，第二列矩阵元素对应第二条射频链路的频谱性能。接下来，分别计算第二酉矩阵的第一列元素与基站侧的波束成形码本(如DFT码本)中每个码字的相似度，以得到与第二酉矩阵的第一列矩阵元素相似度最高的码字(例如记为Fii(ii∈{1,…,NBS}))，并将该码字作为待确定的模拟预编码矩阵FRF中与第一条射频链路连接的天线单元使用的幅度和相位。
按照同样方法，继续计算第二酉矩阵的第二列元素分别与基站侧的DFT码本中每个码字的相似度，以得到与第二酉矩阵的第二列矩阵元素相似度最高的码字，并将该码字作为待确定的模拟预编码矩阵FRF中与第二条射频链路连接的天线单元使用的幅度和相位。
按照上述方法，即可确定基站的每条射频链路对应的最佳通信波束，如最佳模拟发送波束。
方式二：
对于所述第二酉矩阵的每一列，分别获取所述基站对应的波束成形码本中与所述第二酉矩阵中相应列的列元素相似度最高的待匹配码字，之后，将获取的所述待匹配码字匹配至所述基站的与所述相应列对应的射频链路，其中，所述待匹配码字为所述基站对应的波束成形码本中未匹配至所述射频链路的码字；根据所述基站的各射频链路匹配的所述码字，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行通信时采用的第二通信波束。所述第二通信波束为最佳通信波束。
本申请的一些实施例中，为了避免射频链路之间的干扰，每条射频链路连接的天线单元的发射幅度和相位需要各不相同。而按照方式一确定的每条射频链路对应的最佳模拟发送波束，有可能相同，需要进一步改进。例如，可以从所述第二酉矩阵的第一列起，首先分别计算所述基站侧预设的波束成形码本(如DFT码本)中各码字与所述第二酉矩阵的第一列元素的相似度，并选择与第一列元素的相似度最高的码字(如第i个码字)，作为模拟预编码矩阵的第一个元素，将该码字匹配至所述基站的第一条射频链路，即所述基站的第一条射频链路采用所述码字对应的幅度和相位，即第二条射频链路采用的最佳模拟发送波束。之后，分别计算所述基站侧预设的波束成形码本中除与第一条射频链路匹配的码字以外(如除第i个码字以外)的各码字，与所述第二酉矩阵的第二列元素的相似度，并选择与第二列元素的相似度最高的码字(如第j个码字)，作为模拟预编码矩阵的第二个元素，将该码字(如第j个码字)匹配至所述基站的第二条射频链路，即所述基站的第二条射频链路采用所述码字(如第j个码字)对应的幅度和相位，即第二条射频链路采用的最佳模拟发送波束。
采用方式二确定的基站侧每条射频链路匹配的最佳模拟发送波束，具有信道互异性，通信质量稳定。
方式三：
根据所述第二酉矩阵中指定列的列元素与所述基站对应的波束成形码本中指定码字的相似度，获取所述基站的目标射频链路采用所述指定码字对应的通信波束时的单链路频谱性能，其中，所述目标射频链路为：与所述指定列对应的射频链路；根据所述基站的各射频链路在采用不同码字对应的通信波束时的单链路频谱性能，获取所述各射频链路匹配所述不同码字的序列时，所述基站的全链路频谱性；根据所述全链路频谱性能最优时所述各射频链路匹配的所述不同码字的序列，获取所述基站的所述各射频链路与所述终端进行通信时采用的第二通信波束。所述第二通信波束为最佳通信波束。
本申请的一些实施例中，可以采用第二酉矩阵中某一列的列元素与所述基站对应的波束成形码本中某个码字的相似度，作为该列对应的射频链路采用该码字对应的天线幅度和相位进行通信时的频谱性能，从而得到各条射频链路采用不同码字对应的天线幅度和相位进行通信时，基站的频谱性能。并选择使得基站的频谱性能最优的每条射频链路采用的不同码字，作为该条射频链路匹配的最佳模拟发送波束。
基站对应的波束成形码本中每个码字对应的是基站的每条射频链路连接的全部天线的频谱特性，如N根天线的信号幅度和相位的组合对应的信号特性，每个码字各不相同。当基站的每条射频链路采用不同的码字对应的信号幅度和相位时，基站在发送信号时将具有不同的频谱性能。通过上述方法，可以选择使基站的整体频谱性能最优的通信波束。
本申请的一些实施例中，可以采用余弦距离等向量相似度计算方法，计算第一酉矩阵的列元素与码字的相似度，本申请实施例中，对计算相似度的具体实施方式不做限定。
在基站确定了每条射频链路对应的第二通信波束，相当于确定了基站侧的模拟预编码矩阵FRF。
本申请的一些实施例中，在接收终端采用第一通信波束发送的第二参考信号之前，所述方法还包括：全向向所述终端发送的第一参考信号，使得所述终端基于所述第一参考信号进行信号频谱性能分析，以获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束。
例如，基站首选全向向终端发送参考信号，用于供终端进行波束搜索。终端在接收到基站全向发送的第一参考信号之后，基于所述第一参考信号进行信号频谱性能分析，以获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束。
例如，终端接收基站全向发送的第一参考信号；基于所述第一参考信号进行信道估计，获取第一信道矩阵；对所述第一信道矩阵进行奇异值分解，得到所述终端对应的第一酉矩阵；根据所述第一酉矩阵和所述终端对应的波束成形码本，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束。终端基于基站全向发送的第一参考信号进行波束搜索方法，获取第一通信波束的具体实施方式，参见实施例一，本实施例中不再赘述。
至此，基站和终端可以采用确定的模拟预编码矩阵FRF和终端侧预先确定的模拟合并矩阵形成的混合波束成形器，生成波束并进行数据信号传输。
为了便于读者理解本申请公开的波束搜索方法，下面结合收发机系统中基站和终端的交互示意图，对本申请实施例公开的波束搜索方法的具体实施方式进行进一步举例说明。
如图5所示，首先，基站全向向终端发送第一参考信号。终端在接收到第一参考信号之后，基于所述第一参考信号进行信道估计，获取第一信道矩阵；然后，对所述第一信道矩阵进行奇异值分解，得到所述终端对应的第一酉矩阵；之后，根据所述第一酉矩阵和所述终端对应的波束成形码本，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束。接下来，终端采用所述第一通信波束，向所送基站发送第二参考信号。其中，所述第二参考信号为定向发送的参考信号。基站接收终端采用第一通信波束发送的第二参考信号；之后，基站基于所述第二参考信号进行信道估计，获取第二信道矩阵；基站对所述第二信道矩阵进行奇异值分解，得到所述基站对应的第二酉矩阵；之后，基站根据所述第二酉矩阵和所述基站对应的波束成形码本，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。接下来，基站和终段可以采用第二通信波束和第一通信波束进行数据传输。
本申请实施例公开的波束搜索方法，基站在接收终端采用第一通信波束发送的第二参考信号；基于所述第二参考信号进行信道估计，获取第二信道矩阵；对所述第二信道矩阵进行奇异值分解，得到所述基站对应的第二酉矩阵；根据所述第二酉矩阵和所述基站对应的波束成形码本，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束，能够提升发射端(如基站)与接收端(如终端)进行数据传输是采用的通信波束的搜索效率。
传统的波束搜索方法，基站和终端遍历所有可能的发射/接收波束，在所有可能的波束上进行波束搜索，不适用于大规模MIMO系统，会导致波束搜索时间长，引入通信延迟。而本申请实施例公开的波束搜索方法，基站基于终端定向发送的参考信号进行信道估计和奇异值分解，获取与通信信道性能匹配的波束，即第二酉矩阵，并通过基站侧预先设置的波束成形码本中各码字与第二酉矩阵的各列元素的相似度，选择基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的最佳通信波束，不需要采用基站侧码本中每个码字对应的波束分别进行信号发送和波束搜索，仅需要执行向量相似度计算，即可确定基站侧与终端进行数据传输时采用的最佳通信波束，波束搜索用时短，效率高，有助于减少通信延迟，保障通信信号质量。
并且，本方法不需要以基站采用每个码字对应的波束向终端发射参考信号，也不需要终端以每个码字对应的波束向基站发射参考信号，大幅度降低了基站与终端间的交互次数，有助于提升通信效率。
实施例三
本申请实施例公开的一种波束搜索装置，应用于终端，如图6所示，所述装置包括：
第一参考信号接收模块610，用于接收基站全向发送的第一参考信号；
第一信道估计模块620，用于基于所述第一参考信号进行信道估计，获取第一信道矩阵；
第一酉矩阵获取模块630，用于对所述第一信道矩阵进行奇异值分解，得到所述终端对应的第一酉矩阵；
第一通信波束获取模块640，用于根据所述第一酉矩阵和所述终端对应的波束成形码本，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束。
本申请的一些实施例中，所述第一通信波束获取模块640，进一步用于：
根据所述第一酉矩阵中各列的列元素与所述终端对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束。
本申请的一些实施例中，所述根据所述第一酉矩阵中各列的列元素与所述终端对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束，包括：
对于所述第一酉矩阵的每一列，分别获取所述终端对应的波束成形码本中与所述第一酉矩阵相应列的列元素的相似度最高的所述码字，作为所述终端的与所述相应列对应的射频链路匹配的码字；根据所述终端的各射频链路匹配的所述码字，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行通信时采用的第一通信波束。
本申请的一些实施例中，所述根据所述第一酉矩阵中各列的列元素与所述终端对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束，包括：
对于所述第一酉矩阵的每一列，分别获取所述终端对应的波束成形码本中与所述第一酉矩阵中相应列的列元素相似度最高的待匹配码字，之后，将获取的所述待匹配码字匹配至所述终端的与所述相应列对应的射频链路，其中，所述待匹配码字为所述终端对应的波束成形码本中未匹配至所述射频链路的码字；
根据所述终端的各射频链路匹配的所述码字，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行通信时采用的第一通信波束。
本申请的一些实施例中，所述根据所述第一酉矩阵中各列的列元素与所述终端对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束，包括：
根据所述第一酉矩阵中指定列的列元素与所述终端对应的波束成形码本中指定码字的相似度，获取所述终端的目标射频链路采用所述指定码字对应的通信波束时的单链路频谱性能，其中，所述目标射频链路为：与所述指定列对应的射频链路；
根据所述终端的各射频链路在采用不同码字对应的通信波束时的单链路频谱性能，获取所述各射频链路匹配所述不同码字的序列时，所述终端的全链路频谱性；
根据所述全链路频谱性能最优时所述各射频链路匹配的所述不同码字的序列，获取所述终端的所述各射频链路与所述基站进行通信时采用的第一通信波束。
本申请的一些实施例中，如图7所示，所述装置还包括：
第二参考信号发送模块650，用于采用所述第一通信波束，向所送基站发送第二参考信号，使得所述基站基于所述第二参考信号进行信号频谱性能分析，以获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。
本申请实施例公开的波束搜索装置，用于实现本申请实施例一中所述的波束搜索方法，装置的各模块的具体实施方式不再赘述，可参见方法实施例相应步骤的具体实施方式。
本申请实施例公开的波束搜索装置，通过接收基站全向发送的第一参考信号；基于所述第一参考信号进行信道估计，获取第一信道矩阵；对所述第一信道矩阵进行奇异值分解，得到所述终端对应的第一酉矩阵；根据所述第一酉矩阵和所述终端对应的波束成形码本，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束，能够提升发射端(如基站)与接收端(如终端)进行数据传输是采用的通信波束的搜索效率。
传统的波束搜索装置，基站和终端遍历所有可能的发射/接收波束，在所有可能的波束上进行波束搜索，不适用于大规模MIMO系统，会导致波束搜索时间长，引入通信延迟。而本申请实施例公开的波束搜索装置，终端基于基站发送的参考信号进行信道估计和奇异值分解，获取与通信信道性能匹配的波束，即第一酉矩阵，并通过终端设置的波束成形码本中各码字与第一酉矩阵的各列元素的相似度，选择终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的最佳通信波束，不需要采用终端侧码本中每个码字对应的波束分别进行信号发送和波束搜索，仅需要执行向量相似度计算，即可确定终端侧与基站进行数据传输时采用的最佳通信波束，波束搜索用时短，效率高，有助于减少通信延迟，保障通信信号质量。
并且，本装置不需要以基站采用每个码字对应的波束向终端发射参考信号，也不需要终端以每个码字对应的波束向基站发射参考信号，大幅度降低了基站与终端间的交互次数，有助于提升通信效率。
实施例四
本申请实施例公开的一种波束搜索装置，如图8所示，所述装置包括：
第二参考信号接收模块810，用于接收终端采用第一通信波束发送的第二参考信号；
第二信道估计模块820，用于基于所述第二参考信号进行信道估计，获取第二信道矩阵；
第二酉矩阵获取模块830，用于对所述第二信道矩阵进行奇异值分解，得到所述基站对应的第二酉矩阵；
第二通信波束获取模块840，用于根据所述第二酉矩阵和所述基站对应的波束成形码本，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。
本申请的一些实施例中，所述第二通信波束获取模块840，进一步用于：
根据所述第二酉矩阵中各列的列元素与所述基站对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。
本申请的一些实施例中，所述根据所述第二酉矩阵中各列的列元素与所述基站对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束，包括：
对于所述第二酉矩阵的每一列，分别获取所述基站对应的波束成形码本中与所述第二酉矩阵相应列的列元素的相似度最高的所述码字，作为所述基站的与所述相应列对应的射频链路匹配的码字；根据所述基站的各射频链路匹配的所述码字，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行通信时采用的第二通信波束。
本申请的一些实施例中，所述根据所述第二酉矩阵中各列的列元素与所述基站对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束，包括：
对于所述第二酉矩阵的每一列，分别获取所述基站对应的波束成形码本中与所述第二酉矩阵中相应列的列元素相似度最高的待匹配码字，之后，将获取的所述待匹配码字匹配至所述基站的与所述相应列对应的射频链路，其中，所述待匹配码字为所述基站对应的波束成形码本中未匹配至所述射频链路的码字；
根据所述基站的各射频链路匹配的所述码字，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行通信时采用的第二通信波束。
本申请的一些实施例中，所述根据所述第二酉矩阵中各列的列元素与所述基站对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束，包括：
根据所述第二酉矩阵中指定列的列元素与所述基站对应的波束成形码本中指定码字的相似度，获取所述基站的目标射频链路采用所述指定码字对应的通信波束时的单链路频谱性能，其中，所述目标射频链路为：与所述指定列对应的射频链路；
根据所述基站的各射频链路在采用不同码字对应的通信波束时的单链路频谱性能，获取所述各射频链路匹配所述不同码字的序列时，所述基站的全链路频谱性；
根据所述全链路频谱性能最优时所述各射频链路匹配的所述不同码字的序列，获取所述基站的所述各射频链路与所述终端进行通信时采用的第二通信波束。
本申请的一些实施例中，如图9所示，所述装置还包括：
第一参考信号发送模块800，用于全向向所述终端发送的第一参考信号，使得所述终端基于所述第一参考信号进行信号频谱性能分析，以获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束。
本申请实施例公开的波束搜索装置，用于实现本申请实施例二中所述的波束搜索方法，装置的各模块的具体实施方式不再赘述，可参见方法实施例相应步骤的具体实施方式。
本申请实施例公开的波束搜索装置，基站在接收终端采用第一通信波束发送的第二参考信号；基于所述第二参考信号进行信道估计，获取第二信道矩阵；对所述第二信道矩阵进行奇异值分解，得到所述基站对应的第二酉矩阵；根据所述第二酉矩阵和所述基站对应的波束成形码本，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束，能够提升发射端(如基站)与接收端(如终端)进行数据传输是采用的通信波束的搜索效率。
传统的波束搜索装置，基站和终端遍历所有可能的发射/接收波束，在所有可能的波束上进行波束搜索，不适用于大规模MIMO系统，会导致波束搜索时间长，引入通信延迟。而本申请实施例公开的波束搜索装置，基站基于终端定向发送的参考信号进行信道估计和奇异值分解，获取与通信信道性能匹配的波束，即第二酉矩阵，并通过基站侧预先设置的波束成形码本中各码字与第二酉矩阵的各列元素的相似度，选择基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的最佳通信波束，不需要采用基站侧码本中每个码字对应的波束分别进行信号发送和波束搜索，仅需要执行向量相似度计算，即可确定基站侧与终端进行数据传输时采用的最佳通信波束，波束搜索用时短，效率高，有助于减少通信延迟，保障通信信号质量。
并且，本方法不需要以基站采用每个码字对应的波束向终端发射参考信号，也不需要终端以每个码字对应的波束向基站发射参考信号，大幅度降低了基站与终端间的交互次数，有助于提升通信效率
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上对本申请提供的一种波束搜索方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其一种核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
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。
本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本申请实施例的电子设备中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
例如，图10示出了可以实现根据本申请的方法的电子设备。所述电子设备可以为PC机、移动终端、个人数字助理、平板电脑等。该电子设备传统上包括处理器1010和存储器1020及存储在所述存储器1020上并可在处理器1010上运行的程序代码1030，所述处理器1010执行所述程序代码1030时实现上述实施例中所述的方法。所述存储器1020可以为计算机程序产品或者计算机可读介质。存储器1020可以是诸如闪存、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。存储器1020具有用于执行上述方法中的任何方法步骤的计算机程序的程序代码1030的存储空间10201。例如，用于程序代码1030的存储空间10201可以包括分别用于实现上面的方法中的各种步骤的各个计算机程序。所述程序代码1030为计算机可读代码。这些计算机程序可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。这些计算机程序产品包括诸如硬盘，紧致盘(CD)、存储卡或者软盘之类的程序代码载体。所述计算机程序包括计算机可读代码，当所述计算机可读代码在电子设备上运行时，导致所述电子设备执行根据上述实施例的方法。
本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请实施例一所述的波束搜索方法的步骤。
这样的计算机程序产品可以为计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以具有与图10所示的电子设备中的存储器1020类似布置的存储段、存储空间等。程序代码可以例如以适当形式进行压缩存储在所述计算机可读存储介质中。所述计算机可读存储介质通常为如参考图11所述的便携式或者固定存储单元。通常，存储单元包括计算机可读代码1030’，所述计算机可读代码1030’为由处理器读取的代码，这些代码被处理器执行时，实现上面所描述的方法中的各个步骤。
本文中所称的“一个实施例”、“实施例”或者“一个或者多个实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或者特性包括在本申请的至少一个实施例中。此外，请注意，这里“在一个实施例中”的词语例子不一定全指同一个实施例。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种波束搜索方法，应用于终端，其特征在于，所述方法包括：
接收基站全向发送的第一参考信号；
基于所述第一参考信号进行信道估计，获取第一信道矩阵；
对所述第一信道矩阵进行奇异值分解，得到所述终端对应的第一酉矩阵；
根据所述第一酉矩阵和所述终端对应的波束成形码本，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一酉矩阵和所述终端对应的波束成形码本，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束，包括：
根据所述第一酉矩阵中各列的列元素与所述终端对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一酉矩阵中各列的列元素与所述终端对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束，包括：
对于所述第一酉矩阵的每一列，分别获取所述终端对应的波束成形码本中与所述第一酉矩阵中相应列的列元素相似度最高的待匹配码字，之后，将获取的所述待匹配码字匹配至所述终端的与所述相应列对应的射频链路，其中，所述待匹配码字为所述终端对应的波束成形码本中未匹配至所述射频链路的码字；
根据所述终端的各射频链路匹配的所述码字，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行通信时采用的第一通信波束。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一酉矩阵中各列的列元素与所述终端对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束，包括：
根据所述第一酉矩阵中指定列的列元素与所述终端对应的波束成形码本中指定码字的相似度，获取所述终端的目标射频链路采用所述指定码字对应的通信波束时的单链路频谱性能，其中，所述目标射频链路为：与所述指定列对应的射频链路；
根据所述终端的各射频链路在采用不同码字对应的通信波束时的单链路频谱性能，获取所述各射频链路匹配所述不同码字的序列时，所述终端的全链路频谱性；
根据所述全链路频谱性能最优时所述各射频链路匹配的所述不同码字的序列，获取所述终端的所述各射频链路与所述基站进行通信时采用的第一通信波束。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一酉矩阵和所述终端对应的波束成形码本，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束的步骤，之后，还包括：
采用所述第一通信波束，向所送基站发送第二参考信号，使得所述基站基于所述第二参考信号进行信号频谱性能分析，以获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。
6.一种波束搜索方法，应用于基站，其特征在于，所述方法包括:
接收终端采用第一通信波束发送的第二参考信号；
基于所述第二参考信号进行信道估计，获取第二信道矩阵；
对所述第二信道矩阵进行奇异值分解，得到所述基站对应的第二酉矩阵；
根据所述第二酉矩阵和所述基站对应的波束成形码本，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二酉矩阵和所述基站对应的波束成形码本，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束，包括：
根据所述第二酉矩阵中各列的列元素与所述基站对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二酉矩阵中各列的列元素与所述基站对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束，包括：
对于所述第二酉矩阵的每一列，分别获取所述基站对应的波束成形码本中与所述第二酉矩阵中相应列的列元素相似度最高的待匹配码字，之后，将获取的所述待匹配码字匹配至所述基站的与所述相应列对应的射频链路，其中，所述待匹配码字为所述基站对应的波束成形码本中未匹配至所述射频链路的码字；
根据所述基站的各射频链路匹配的所述码字，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行通信时采用的第二通信波束。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二酉矩阵中各列的列元素与所述基站对应的波束成形码本中各码字的相似度，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束，包括：
根据所述第二酉矩阵中指定列的列元素与所述基站对应的波束成形码本中指定码字的相似度，获取所述基站的目标射频链路采用所述指定码字对应的通信波束时的单链路频谱性能，其中，所述目标射频链路为：与所述指定列对应的射频链路；
根据所述基站的各射频链路在采用不同码字对应的通信波束时的单链路频谱性能，获取所述各射频链路匹配所述不同码字的序列时，所述基站的全链路频谱性；
根据所述全链路频谱性能最优时所述各射频链路匹配的所述不同码字的序列，获取所述基站的所述各射频链路与所述终端进行通信时采用的第二通信波束。
10.根据权利要求6至9任一项所述的方法，其特征在于，所述接收终端采用第一通信波束发送的第二参考信号之前，还包括：
全向向所述终端发送的第一参考信号，使得所述终端基于所述第一参考信号进行信号频谱性能分析，以获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束。
11.一种波束搜索装置，应用于终端，其特征在于，包括：
第一参考信号接收模块，用于接收基站全向发送的第一参考信号；
第一信道估计模块，用于基于所述第一参考信号进行信道估计，获取第一信道矩阵；
第一酉矩阵获取模块，用于对所述第一信道矩阵进行奇异值分解，得到所述终端对应的第一酉矩阵；
第一通信波束获取模块，用于根据所述第一酉矩阵和所述终端对应的波束成形码本，获取所述终端的各射频链路与所述基站进行数据传输时采用的第一通信波束。
12.一种波束搜索装置，应用于基站，其特征在于，包括：
第二参考信号接收模块，用于接收终端采用第一通信波束发送的第二参考信号；
第二信道估计模块，用于基于所述第二参考信号进行信道估计，获取第二信道矩阵；
第二酉矩阵获取模块，用于对所述第二信道矩阵进行奇异值分解，得到所述基站对应的第二酉矩阵；
第二通信波束获取模块，用于根据所述第二酉矩阵和所述基站对应的波束成形码本，获取所述基站的各射频链路与所述终端进行数据传输时采用的第二通信波束。
13.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的程序代码，其特征在于，所述处理器执行所述程序代码时实现权利要求1至10任意一项所述的波束搜索方法。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序代码，其特征在于，该程序代码被处理器执行时实现权利要求1至10任意一项所述的波束搜索方法的步骤。
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