CN115549730A - 最优波束的确定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种最优波束的确定方法及装置，该方法包括：基站在水平全方位上扫描所覆盖区域内的目标用户，以获得目标用户的第一水平位置信息；基于所述目标用户的第一水平位置信息，所述基站对所述目标用户所处的水平区域进行垂直方向扫描以获得目标用户的第一垂直位置信息；根据所述目标用户的第一水平位置信息和第一垂直位置信息，确定所述基站与所述目标用户之间的最优波束。通过本发明，可以对区域内的目标用户进行精确扫描，快速匹配出最优波束，有效减少波束扫描次数，提高了波束管理系统效率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及移动通信领域，具体而言，涉及一种最优波束的确定方法及装置。
背景技术
波束赋形(Beam forming)，源于自适应天线的一个概念。接收端的信号处理，可以通过对多天线阵元接收到的各路信号进行加权合成，形成所需的理想信号。从天线方向图(pattern)视角来看，这样做相当于形成了规定指向上的波束。例如，将原来全方位的接收方向图转换成了有零点、有最大指向的波瓣方向图。同样原理也适用于发射端。对天线阵元馈电进行幅度和相位调整，可形成所需形状的方向图。
如果要采用波束赋形技术，前提是必须采用多天线系统。例如，多进多出(MIMO)天线，不仅可以采用多接收天线，还可用多发射天线。由于采用了多组天线，从发射端到接收端无线信号对应同一条空间流(spatial streams)，是通过多条路径传输的。在接收端采用一定的算法对多个天线收到信号进行处理，就可以明显改善接收端的信噪比。即使在接收端较远时，也能获得较好的信号质量。
5G频段更高，尤其是毫米波频段，覆盖范围更小，为了增强5G覆盖，波束赋形应运而生。波束赋形技术，即通过调整多天线的幅度和相位，赋予天线辐射图特定的形状和方向，使无线信号能量集中于更窄的波束上，来增强覆盖范围和减少干扰。波束赋形方向可控，可跟随移动的终端调整波束方向。在非视距(NLOS)场景下，波束赋形还可利用波束的反射或折射让信号抵达终端。但是，由于终端经常处于移动状态，高频信号(尤其是毫米波)又易受无线环境影响，比如被建筑物、雨水等阻挡，很容易导致波束信号无法抵达终端。因此，为了确保连续的无缝覆盖，需要基站侧尽可能在不同的方向上发送多个波束。要管理多个波束，就需要波束管理技术。
波束管理主要包括四个步骤：
1)波束扫描(Beam sweeping)
在波束覆盖范围内，根据预定义的时间间隔和方向发送和接收一组波束。
2)波束测量(Beam measurement)
评估接收信号的质量，评估指标包括RSRP(参考信号接收功率)、RSRQ(参考信号接收质量)、SINR(信号与干扰加噪声比)等。
3)波束决策(Beam determination)
根据波束测量选择最优波束(或波束组)。
4)波束上报(Beam reporting)
UE向基站上报波束质量和波束决策信息，以建立基站与终端之间的波束定向通信。
但是对于现有的波束管理方式，基站通常需要很多次的扫描才能确定最优波束，从而导致波束管理系统的效率较低。
发明内容
本发明实施例提供了一种最优波束的确定方法及装置方法及装置，以至少解决相关技术中基站通常需要很多次的扫描才能确定最优波束的问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种最优波束的确定方法，包括：基站在水平全方位上扫描所覆盖区域内的目标用户，以获得目标用户的第一水平位置信息；基于所述目标用户的第一水平位置信息，所述基站对所述目标用户所处的水平区域进行垂直方向扫描以获得目标用户的第一垂直位置信息；根据所述目标用户的第一水平位置信息和第一垂直位置信息，确定所述基站与所述目标用户之间的最优波束。
在一个示例性实施例中，基站在水平全方位上扫描所覆盖区域内的目标用户，以获得目标用户的第一水平位置信息，包括：基站在水平全方位上向所覆盖区域内的目标用户发送第一参考信号；所述基站接收所述目标用户针对所述第一参考信号反馈的第一信道状态信息；所述基站根据所述第一信道状态信息获取所述目标用户的第一水平位置信息。
在一个示例性实施例中，基于所述目标用户的第一水平位置信息，所述基站对所述目标用户所处的水平区域进行垂直方向扫描以获得目标用户的第一垂直位置信息，包括：所述基站通过调整天线垂直倾角，在不同垂直倾角向所述目标用户发送第二参考信号；所述基站接收所述目标用户针对所述第二参考信号反馈的第二信道状态信息；所述基站根据所述第二信道状态信息确定所述目标用户的第一垂直位置信息。
在一个示例性实施例中，所述基站通过调整天线垂直倾角，在不同垂直倾角向所述目标用户发送第二参考信号，包括：所述基站在第一垂直倾角向所述目标用户发送所述第二参考信号；所述基站根据目标用户的反馈信息调整天线的垂直倾角，并在第二垂直倾角向所述目标用户发送第二参考信号。
在一个示例性实施例中，确定所述基站与所述目标用户之间的最优波束之后，还包括：
所述基站按照预定周期重新对所述目标用户进行水平全方位和垂直方向的扫描，以获取所述目标用户的第二水平位置信息和第二垂直位置信息；根据所述目标用户的第二水平位置信息和第二垂直位置信息，确定所述基站与所述目标用户之间新的最优波束。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种最优波束的确定装置，该装置位于基站中，该装置包括：第一扫描模块，用于在水平全方位上扫描所覆盖区域内的目标用户，以获得目标用户的第一水平位置信息；第二扫描模块，还用于基于所述目标用户的第一水平位置信息，对所述目标用户所处的水平区域进行垂直方向扫描以获得目标用户的第一垂直位置信息；确定模块，用于根据所述目标用户的第一水平位置信息和第一垂直位置信息，确定基站与所述目标用户之间的最优波束。
在一个示例性实施例中，所述第一扫描模块包括：第一发送单元，用于在水平全方位上向所覆盖区域内的目标用户发送第一参考信号；第一接收单元，用于接收所述目标用户针对所述第一参考信号反馈的第一信道状态信息；第一获取单元，用于根据所述第一信道状态信息获取所述目标用户的第一水平位置信息。
在一个示例性实施例中，所述第二扫描模块包括：第二发送单元，用于通过调整天线垂直倾角，在不同垂直倾角向所述目标用户发送第二参考信号；第二接收单元，用于接收所述目标用户针对所述第二参考信号反馈的第二信道状态信息；确定单元，用于根据所述第二信道状态信息确定所述目标用户的第一垂直位置信息。
在一个示例性实施例中，所述第一扫描模块，还用于按照预定周期重新对所述目标用户进行水平全方位上的扫描以获取所述目标用户的第二水平位置信息；所述第二扫描模块，还用于按照所述预定周期重新对所述目标用户进行垂直方向扫描以获取所述目标用户的第二垂直位置信息；所述确定模块，还用于根据所述目标用户的第二水平位置信息和第二垂直位置信息，确定所述基站与所述目标用户之间新的最优波束。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
通过本发明的上述实施例，可以对区域内的目标用户进行精确扫描，快速匹配出最优波束，有效减少波束扫描次数，提高了波束管理系统效率。
附图说明
图1是根据本发明实施例的最优波束的确定方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的最优波束的确定装置的结构框图；
图3是根据本发明另一实施例的最优波束的确定装置的结构框图；
图4是根据本发明实施例的水平方向扫描示意图；
图5是根据本发明实施例的垂直方向扫描示意图；
图6是根据本发明实施例的最优波束的确定方法流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的实施例。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
在本实施例中提供了一种运行于基站上的最优波束的确定方法，图1是根据本发明实施例的方法流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S102，基站在水平全方位上扫描所覆盖区域内的目标用户，以获得目标用户的第一水平位置信息；
步骤S104，基于所述目标用户的第一水平位置信息，所述基站对所述目标用户所处的水平区域进行垂直方向扫描以获得目标用户的第一垂直位置信息；
步骤S106，根据所述目标用户的第一水平位置信息和第一垂直位置信息，确定所述基站与所述目标用户之间的最优波束。
在本实施例的步骤S102中，基站在水平全方位上扫描所覆盖区域内的目标用户，以获得目标用户的第一水平位置信息，可包括：基站在水平全方位上向所覆盖区域内的目标用户发送第一参考信号；所述基站接收所述目标用户针对所述第一参考信号反馈的第一信道状态信息；所述基站根据所述第一信道状态信息获取所述目标用户的第一水平位置信息。
在本实施例的步骤S104中，基于所述目标用户的第一水平位置信息，所述基站对所述目标用户所处的水平区域进行垂直方向扫描以获得目标用户的第一垂直位置信息，可包括：所述基站通过调整天线垂直倾角，在不同垂直倾角向所述目标用户发送第二参考信号；所述基站接收所述目标用户针对所述第二参考信号反馈的第二信道状态信息；所述基站根据所述第二信道状态信息确定所述目标用户的第一垂直位置信息。
在本实施例的步骤S106中，所述基站通过调整天线垂直倾角，在不同垂直倾角向所述目标用户发送第二参考信号，可包括：所述基站在第一垂直倾角向所述目标用户发送所述第二参考信号；所述基站根据目标用户的反馈信息调整天线的垂直倾角，并在第二垂直倾角向所述目标用户发送第二参考信号。
在本实施例的步骤S108中，确定所述基站与所述目标用户之间的最优波束之后，还可包括：所述基站按照预定周期重新对所述目标用户进行水平全方位和垂直方向的扫描，以获取所述目标用户的第二水平位置信息和第二垂直位置信息；根据所述目标用户的第二水平位置信息和第二垂直位置信息，确定所述基站与所述目标用户之间新的最优波束
通过本实施例提供的上述方法，可以对区域内的目标用户进行精确扫描，快速匹配出最优波束，有效减少波束扫描次数，提高了波束管理系统效率。
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根据上述实施例的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终端设备(可以是手机，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的方法。
在本实施例中还提供了一种最优波束的确定装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图2是根据本发明实施例的最优波束的确定装置的结构框图，该装置100位于基站中。如图2所示，该装置可包括第一扫描模块10、第二扫描模块20和确定模块30。
第一扫描模块10，用于在水平全方位上扫描所覆盖区域内的目标用户，以获得目标用户的第一水平位置信息。
第二扫描模块20，用于基于所述目标用户的第一水平位置信息，对所述目标用户所处的水平区域进行垂直方向扫描以获得目标用户的第一垂直位置信息。
确定模块30，用于根据所述目标用户的第一水平位置信息和第一垂直位置信息，确定基站与所述目标用户之间的最优波束。
通过本实施例提供的上述最优波束的确定装置，可以对区域内的目标用户进行精确扫描，快速匹配出最优波束，有效减少波束扫描次数，提高了波束管理系统效率。
图3是根据本发明另一实施例的最优波束的确定装置的结构框图，如图3所示，在本实施例中，该最优波束的确定装置100除包括上述实施例中的第一扫描模块10、第二扫描模块20和确定模块30外，所述第一扫描模块10还包括第一发送单元11、第一接收单元12和获取单元13。
第一发送单元11，用于在水平全方位上向所覆盖区域内的目标用户发送第一参考信号。
第一接收单元12，用于接收所述目标用户针对所述第一参考信号反馈的第一信道状态信息。
获取单元13，用于根据所述第一信道状态信息获取所述目标用户的第一水平位置信息。
在本实施例中，所述第二扫描模块20还可以包括第二发送单元21、第二接收单元22和确定单元23。
第二发送单元21，用于通过调整天线垂直倾角，在不同垂直倾角向所述目标用户发送第二参考信号。
第二接收单元22，用于接收所述目标用户针对所述第二参考信号反馈的第二信道状态信息。
确定单元23，用于根据所述第二信道状态信息确定所述目标用户的第一垂直位置信息。
在本实施例中，所述第一扫描模块10，还用于按照预定周期重新对所述目标用户进行水平全方位上的扫描以获取所述目标用户的第二水平位置信息。所述第二扫描模块20，还用于按照所述预定周期重新对所述目标用户进行垂直方向扫描以获取所述目标用户的第二垂直位置信息。所述确定模块30，还用于根据所述目标用户的第二水平位置信息和第二垂直位置信息，确定所述基站与所述目标用户之间新的最优波束。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
为了便于对本发明所提供的技术方案的理解，下面将结合具体场景对实施例进行详细描述。
本实施例提供了一种最优波束的确定方法，在本实施例中，为了便于说明，以5G系统为例。在本实施例中，考虑了5G基站全向天线或定向天线的大范围全覆盖的特性，实时跟随5G目标用户的位置信息，进一步控制该范围内合适的5G天线波束对该区域的用户进行精确扫描，快速匹配出最佳发射接收波束，有效减少波束扫描次数，提高波束管理系统效率。
在本实施例中，波束的扫描匹配管理分两个阶段进行。
第一阶段是对基站进行水平360度的所有目标用户进行快速扫描。
图4为根据本实施例的水平方向扫描示意图，如图所示4，如果基站使用120的定向天线，就只需要3个天线可以完成S1、S2、S3(蓝色区域)水平方向覆盖，因此，可以得到用户水平位置信息(位于S3方向上)并反馈给5G基站控制系统。
第二阶段为垂直方向的快速扫描。即，对已经确定水平位置的目标用户进行垂直方向180度的扫描。
图5为根据本实施例的垂直方向扫描示意图，如图所示5，在本实施例中，根据对天线倾角的调整完成垂直方向的扫描，每次实现调整60度的倾角的操作，同样只需进行三次倾角调整就可以实现垂直方向的目标用户的快速扫描，确定目标用户垂直方向的位置信息并反馈给5G基站控制系统，最终可以得到目标用户的精确三维位置信息，从而快速确定基站与目标用户之间的最优波束。
在本实施例中，利用了5G基站大范围全方向实时覆盖的特性，有效减少5G波束匹配遍历扫描的范围和次数，减少资源浪费。在本实施例中，扫描阶段无特定顺序要求，可以在水平与垂直方向任意选择一个方向开始扫描。而且对基站和用户阵列天线数逐渐增多尤为明显，同时为用户提供无缝覆盖，保证通信不中断、不掉线，提高通信质量。
本发明实施例还提供了一种最优波束的确定方法，如图6所示，本实施例的方法包括如下步骤：
步骤S602，通过通信系统中的5G基站水平全方位扫描所覆盖区域内的5G目标用户。
基站向用户发送参考信号，用户接收基站发送的参考信号，并且向基站反馈信息，基站得到用户反馈的信息并且根据用户反馈的信道状态信息为依据，得到用户的水平位置信息，将得到的用户水平位置信息传递到基站分析控制系统。
步骤S604,基站分析控制系统对得到的用户水平位置信息进行分析处理，控制相应的天线进行调整倾角操作，完成波束对目标用户垂直方向上的快速扫描。在本实施例中，基站在不同倾角向用户发送参考信号，并依据用户反馈的信息对基站垂直倾角进行调整，确定5G基站和用户之间的最佳匹配波束。
步骤S606，在预设间隔时间内，基站重复步骤S602和步骤S604，确定出新的最优波束。以实时匹配切换最优波束，从而为用户提供无缝覆盖，保证通信不中断、不掉线，提高通信质量。
本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
在一个示例性实施例中，上述计算机可读存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
在一个示例性实施例中，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及示例性实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种最优波束的确定方法，其特征在于，包括：
基站在水平全方位上扫描所覆盖区域内的目标用户，以获得目标用户的第一水平位置信息；
基于所述目标用户的第一水平位置信息，所述基站对所述目标用户所处的水平区域进行垂直方向扫描以获得目标用户的第一垂直位置信息；
根据所述目标用户的第一水平位置信息和第一垂直位置信息，确定所述基站与所述目标用户之间的最优波束。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基站在水平全方位上扫描所覆盖区域内的目标用户，以获得目标用户的第一水平位置信息，包括：
基站在水平全方位上向所覆盖区域内的目标用户发送第一参考信号；
所述基站接收所述目标用户针对所述第一参考信号反馈的第一信道状态信息；
所述基站根据所述第一信道状态信息获取所述目标用户的第一水平位置信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述目标用户的第一水平位置信息，所述基站对所述目标用户所处的水平区域进行垂直方向扫描以获得目标用户的第一垂直位置信息，包括：
所述基站通过调整天线垂直倾角，在不同垂直倾角向所述目标用户发送第二参考信号；
所述基站接收所述目标用户针对所述第二参考信号反馈的第二信道状态信息；
所述基站根据所述第二信道状态信息确定所述目标用户的第一垂直位置信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站通过调整天线垂直倾角，在不同垂直倾角向所述目标用户发送第二参考信号，包括：
所述基站在第一垂直倾角向所述目标用户发送所述第二参考信号；
所述基站根据目标用户的反馈信息调整天线的垂直倾角，并在第二垂直倾角向所述目标用户发送第二参考信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述基站与所述目标用户之间的最优波束之后，还包括：
所述基站按照预定周期重新对所述目标用户进行水平全方位和垂直方向的扫描，以获取所述目标用户的第二水平位置信息和第二垂直位置信息；
根据所述目标用户的第二水平位置信息和第二垂直位置信息，确定所述基站与所述目标用户之间新的最优波束。
6.一种最优波束的确定装置，位于基站中，其特征在于，包括：
第一扫描模块，用于在水平全方位上扫描所覆盖区域内的目标用户，以获得目标用户的第一水平位置信息；
第二扫描模块，用于基于所述目标用户的第一水平位置信息，对所述目标用户所处的水平区域进行垂直方向扫描以获得目标用户的第一垂直位置信息；
确定模块，用于根据所述目标用户的第一水平位置信息和第一垂直位置信息，确定基站与所述目标用户之间的最优波束。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一扫描模块包括：
第一发送单元，用于在水平全方位上向所覆盖区域内的目标用户发送第一参考信号；
第一接收单元，用于接收所述目标用户针对所述第一参考信号反馈的第一信道状态信息；
第一获取单元，用于根据所述第一信道状态信息获取所述目标用户的第一水平位置信息。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二扫描模块包括：
第二发送单元，用于通过调整天线垂直倾角，在不同垂直倾角向所述目标用户发送第二参考信号；
第二接收单元，用于接收所述目标用户针对所述第二参考信号反馈的第二信道状态信息；
确定单元，用于根据所述第二信道状态信息确定所述目标用户的第一垂直位置信息。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述第一扫描模块，还用于按照预定周期重新对所述目标用户进行水平全方位上的扫描以获取所述目标用户的第二水平位置信息；
所述第二扫描模块，还用于按照所述预定周期重新对所述目标用户进行垂直方向扫描以获取所述目标用户的第二垂直位置信息；
所述确定模块，还用于根据所述目标用户的第二水平位置信息和第二垂直位置信息，确定所述基站与所述目标用户之间新的最优波束。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现所述权利要求1至5任一项中所述的方法的步骤。
11.一种电子装置，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所述权利要求1至5任一项中所述的方法的步骤。
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