[發明專利]一種毫米波通信系統波束對準方法、裝置及系統

在審

• 申請號: 201210132600.4
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN103378892A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 陳霖;支周;郭陽;郭勝祥
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 李健;龍洪

技術領域

本發明涉及無線通信領域，具體涉及一種毫米波通信系統波束對準方法、裝置及系統。

背景技術

隨著器件制造水平的提升，工藝不斷成熟，60GHz毫米波無線通信技術逐漸由理論研究走向實際應用。60GHz毫米波技術最大的優勢是傳輸帶寬非常寬，在60GHz頻段附近，最多可以提供5GHz的連續傳輸帶寬，傳輸速率可達數Gbps，而且所用的工作頻段可以免授權使用。由于電磁頻譜在60GHz附加是一個強烈的吸收峰，這個頻率范圍內的電磁波傳播衰減非常大，因此，60GHz毫米波通信技術的典型傳輸距離不超過10米。這一電磁傳播特性既限定了60GHz毫米波通信技術的應用場景主要為室內環境，同時也使得空分復用成為可能。當前，60GHz毫米波的標準制訂也在加速進行中，有多個標準組織制訂了各自60GHz通信的技術規范，如IEEE?802.11ad和IEEE802.15.3c以及歐洲的ECMA-387。IEC(國際電工委員會)也基于ECMA-387第一版規范發布了國際標準13156。

60GHz毫米波技術依然存在一些技術困難，主要源自60GHz電磁波傳播特性以及由其決定的空間信道特征。如：由于在60GHz頻帶上，氧分子對電磁信號的吸收非常強烈，導致路徑損耗非常大，為了有效對抗路徑損耗，需要高增益的定向天線。當使用此類高增益定向天線時，如果目標設備不落在當前設備天線方向圖的指向范圍內，則無法找到目標設備，產生所謂的“陰影現象”，如何在陰影效應產生時建立并保持無線鏈路的通暢是一個亟待解決的問題。為了解決這一問題，60GHz設備通常使用波束方向可調天線，通過空間掃描尋找發射/接收鏈路之間有效的傳輸路徑來建立連接。同時，由于發射/接收天線的波束非常窄，如何快速對準發射/接收波束也成為一個亟待解決的問題。

現有的方法是在發射/接收設備上配置高增益窄波束指向可調天線，通過波束指向的掃描來尋找發射端/接收端之間最優的連接路徑。這種配置方法存在兩個明顯的不足，

第一：由于波束過于狹窄以及信道衰落過大，當兩個波束對不上的時候，可能會使從發射端到接收端的鏈路中斷，導致兩端天線無法進行信息交換并以此為基礎進行波束掃描；

第二：由于發射端和接收端均需要進行波束掃描，假設每一端的天線波束均有N個可以調整的指向，兩端天線波束指向共有N2種可能組合，而最優的組合需要進行N2次掃描才可以找出，這樣無疑會加大建立連接的延遲。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是提供一種毫米波通信系統波束對準方法、裝置及系統，可以在波束方向掃描時保證發射端與接收端之間鏈路的持續，同時將總的掃描次數由N²次減少為2N次，大大降低了建立數據傳輸連接的時間。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種毫米波通信系統波束對準方法，發射端和接收端均具有高增益窄波束定向天線和低增益寬波束定向天線，包括：

所述發射端和所述接收端通過各自的低增益寬波束定向天線建立控制信令鏈路；

所述發射端和所述接收端通過所述控制信令鏈路交互不同窄波束方向的信道質量信息，進行高增益窄波束定向天線的波束對準。

進一步地，所述發射端和所述接收端通過各自的低增益寬波束定向天線建立控制信令鏈路，包括：

在建立控制信令鏈路時，所述發射端和所述接收端啟用各自的低增益寬波束定向天線，所述發射端向所述接收端發送低速率接入信令，所述接收端接收到所述低速率接入信令后，向所述發射端返回低速率確認信令。

進一步地，所述發射端和所述接收端通過所述控制信令鏈路交互不同窄波束方向的信道質量信息，進行高增益窄波束定向天線的波束對準，包括：

所述發射端或接收端中的一端啟用高增益窄波束定向天線進行波束方向的步進掃描，并通過所述控制信令鏈路將不同窄波束方向的信道質量信息通知對端；所述對端接收到所述信道質量信息后，選擇最優波束指向角度通過所述控制信令鏈路通知所述發射端或接收端中的一端；所述發射端或接收端中的一端將其高增益窄波束定向天線的波束對準所述最優波束指向角度并保持不動；

所述對端啟用高增益窄波束定向天線進行波束方向的步進掃描，將不同窄波束方向的信道質量信息通知所述發射端或接收端中的一端；所述發射端或接收端中的一端接收到所述信道質量信息后，選擇最優波束指向角度通知所述對端；所述對端將其高增益窄波束定向天線的波束對準所述發射端或接收端中的一端告知的最優波束指向角度。