[發明專利]波束賦形的波束訓練方法及裝置

在審

• 申請號: 201610666470.0
• 申請日: 2016-08-12
• 公開（公告）號: CN107733484A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 楊宇;塔瑪拉卡·拉蓋施;陳潤華;高秋彬;黃秋萍;蘇昕;李傳軍;王蒙軍;李輝;宋揚
• 申請（專利權）人: 電信科學技術研究院
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0452;H04B7/06
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司11243
• 代理人: 劉偉,張博

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別是指一種波束賦形的波束訓練方法及裝置。

背景技術

LTE(Long Term Evolution，長期演進)/LTE-A(LTE-Advanced)等無線接入技術標準是以MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多輸入多輸出)+OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用)技術為基礎構建起來的。其中的MIMO技術通過在發射端和接收端同時使用多天線，來獲得很高的空間自由度，從而提升系統的數據傳輸峰值速率與系統頻譜利用率，大幅度提高系統性能增益。

MIMO技術在標準化發展過程中的一個最重要的演進方向是維度的擴展。在LTE Rel-8中，最多可以支持4層的MIMO傳輸。Rel-9重點對MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output，多用戶多輸入多輸出)技術進行了增強，TM(Transmission Mode，傳輸模式)-8的MU-MIMO傳輸中最多可以支持4個下行數據層。Rel-10則引入支持8天線端口進一步提高了信道狀態信息的空間分辨率，并進一步將SU-MIMO(Single-User MIMO，單用戶多輸入多輸出)的傳輸能力擴展至最多8個數據層。Rel-13和Rel-14引入了FD-MIMO(全維度多輸入多輸出)技術支持到32端口，實現全維度以及垂直方向的波束賦形。

為了進一步提升MIMO技術，移動通信系統中引入大規模天線技術。對于基站，全數字化的大規模天線可以有高達128/256/512個天線振子，以及高達128/256/512個收發信機，每個天線振子連接一個收發信機。通過發送高達128/256/512個天線端口的導頻信號，使得終端測量信道狀態信息并反饋。對于終端，也可以配置高達32/64個天線振子的天線陣列。通過基站和終端兩側的波束賦形，獲得巨大的波束賦形增益，以彌補路徑損耗帶來的信號衰減。尤其是在高頻段通信，例如30GHz頻點上，路徑損耗使得無線信號的覆蓋范圍極其有限。通過大規模天線技術，可以將無線信號的覆蓋范圍擴大到可以實用的范圍內。

對于移動通信系統的標準化版本中，目前都是支持全數字天線陣列，即每個天線振子都有獨立的收發信機，將會使得設備的尺寸、成本和功耗大幅度上升。特別是對于收發信機的模數轉換器(ADC)和數模轉換器(DAC)，近十年來，其功耗只降低了1/10左右，性能提升也比較有限。為了降低設備的尺寸、成本和功耗，基于模擬波束賦形的技術方案被提出，如圖1和圖2所示。模擬波束賦形的主要特點是通過移相器對中頻(圖1)或射頻信號(圖2)進行加權賦形。優點在于所有發射(接收)天線只有一個收發信機，實現簡單，降低了成本、尺寸和功耗。

為了進一步提升模擬波束賦形性能，一種數字模擬混合波束賦形收發架構方案被提出，如圖3所示。在圖3中，發送端和接收端分別有和個收發信機，發送端天線振子數接收端天線振子數波束賦形支持的最大并行傳輸流數量為圖3的混合波束賦形結構在數字波束賦形靈活性和模擬波束賦形的低復雜度間做了平衡，具有支撐多個數據流和多個用戶同時賦形的能力，同時，復雜度也控制在合理范圍內。

如果需要在當前的移動通信系統標準化中引入數字模擬混合波束賦形技術，那么對于其中的模擬賦形部分，就需要進行波束訓練，設計相應的訓練信號、訓練流程等，使得基站和終端的兩端波束(發送波束和接收波束)對齊，達到最優的數據傳輸效果，獲得更優的波束賦形增益，然而波束訓練在當前移動通信標準化的研究和推進中，是尚未涉及的。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種波束賦形的波束訓練方法及裝置，能夠對模擬和數模混合波束賦形進行波束訓練。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供技術方案如下：

一方面，提供一種波束賦形的波束訓練方法，包括：

在預設的波束訓練期內，第一通信端將多個波束訓練信號發送給第二通信端，每一個波束訓練信號對應一個發送波束；

所述第一通信端接收所述第二通信端返回的發送波束的標識，所述第二通信端返回的發送波束的標識為所述第二通信端對所述波束訓練信號進行測量后選擇；

所述第一通信端利用所述標識對應的發送波束向所述第二通信端發送數據信道。

進一步地，第一通信端將多個波束訓練信號發送給第二通信端之前，所述方法還包括：

所述第一通信端與對應的第二通信端啟動波束訓練模式，具體為：