[发明专利]一种波束训练中实现同步的方法及装置

说明书

本发明公开了一种波束训练中实现同步的方法及装置，包括发送设备和接收设备在波束训练中，切换到发送设备和接收设备双方的特定参考波束；发送设备使用特定参考波束发送同步参考序列，接收设备使用特定参考波束接收同步参考序列，接收设备执行定时同步和载波同步。通过本发明提供的技术方案，发送设备和接收设备在波束训练阶段实现了在相同参考基准下的(即相同物理传播环境)高精度的定时同步和载波同步，这样，很好地支持了波束训练阶段的不同探测波束下的信道估计结果依然具备相同的基准时延，基准相位和可忽略的收发端频偏，从而保证了波束训练的有效性。

技术领域

本发明涉及但不限于高频段通信技术，尤指一种波束训练中实现同步的方法及装置。

背景技术

随着无线电通信技术的不断发展，各种各样的无线电业务大量涌现，特别是近几年的智能终端的热潮，消费者对于移动通信容量的需求正呈现指数倍的提升。然而，现有2G、3G、4G移动通信无线电业务所依托的频谱资源集中于非常拥挤的300MHz～3GHz以下的中低频段。拥塞的频谱资源已经制约了移动通信技术的发展，无法满足未来无线通信的需求。

在日益兴起的第五代移动通信技术(5G)中，更高载波频率的使用已经在工业界和学术界达成了普遍共识。潜在的载波频谱，比如28GHz、45GHz和60GHz等。虽然高频段带来了更为丰富的频谱资源，但是，高频信道具有自由空间传播路径损失较大、空气(特别是氧气)吸收更大、雨衰影响较重等缺点，这都影响了高频段通信系统的覆盖范围和使用场景。为了解决上述问题，通过利用高频段波长较短和易于天线集成等特点，高频段通信可以使用多天线阵列和波束赋形方案来获取高天线增益和对抗信号传输损耗以确保链路余量。

在采用波束赋形方案后，发送端可以将能量集中在某一方向上，而接收端同时只从特定的方向接收信号。此时，其他方向发送/接收信号量很弱，继而实现了无线通信的方向性传输。如果基站和用户端需要获得优异的波束赋形天线权重矢量以最大化天线增益，对于基带和终端而言，需要测量和有效的反馈特定的信道状态信息、天线权值或序号，才能确保基站和终端可以使用最优波束组合来实现下行业务和上行业务的传输。

现行的波束训练策略大致分成两大类，一类是基于接收信号能量测量的波束训练策略，另外一种是基于信道估计的波束训练策略。其中，基于接收信号能量测量的波束训练策略是指，收发端使用定向波束，探测潜在最优波束组合的接收信号能量，直接基于接收信号的能量大小来决定最优波束组合的序号；基于信道估计的波束训练策略是指，收发端使用定向或者非定向波束，精确估计在不同波束组合下的信道响应(不同相对时延下的信道响应径的幅度和能量大小)，进而估计最优的收发方向角度或者检测数据传输可选码本的定向收发波束序号。

上述基于接收信号能量测量的波束训练策略，实现相对简单，并且不需要已知发送端的定向天线的发送矢量或者接收端测量的信道状态信息(CSI)，但是，该方案无法有效利用信道的稀疏特性和多径时域可分辨特性；而基于信道估计的波束训练策略，可以有效利用信道稀疏特性和多径时域可分辨等特性，相较于基于接收信号能量测量的策略可以有效节省训练花销，提高训练效率。

在实际部署中，精确的定时同步和载波同步提供了不同波束组合下的到达信号幅度和相位信息的相同参考基准，对于波束训练非常重要。特别是，对于基于信道估计的波束训练策略而言，精确的定时同步和载波同步是其信道估计算法有效性的基础。但是，在基于信道估计的波束训练中，因为定向波束的切换，无线信号的主要物理传播路径可能会发生变化，路径相对延迟的信息发生改变。如果依然使用对于收发波束组合无区分的现有定时同步方案，收发端的时钟会随着定向波束的切换而可能发生变化，统一的参考基准就会丧失，不同波束组合下的信道估计结果不再具有统一的参考基准，进而无法有效的支撑随后的基于信道估计的波束训练算法。

目前，现有技术对确保波束训练阶段的定时同步和载波同步并不支持也没有相关技术方案。

发明内容