[发明专利]一种波束追踪的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及的是一种波束追踪的方法和装置。

背景技术

随着移动通信技术的急速发展，当今人们信息交流的便捷程度较过去有了翻天覆地的变化，尤其是最近几年智能终端的普及，消费者被带入了一个无线移动互联的时代，对于移动通信容量的需求也正呈现指数倍飞速增长。但是，目前移动通信(2G、3G以及4G)都使用的是小于6GHz的低频段的频谱资源。日益拥塞的频谱资源已经制约了移动通信的发展，无法满足未来移动通信的需求。

为了解决人们通信需求和频谱资源受限的矛盾，工业界和学术界在未来5G移动通讯使用大于6GHz高频段通信达成广泛共识。其中潜在的载波频谱，比如23GHz、28GHz、45GHz和60GHz等。更高的通信频点带来了非常丰富的频谱资源，部分频段甚至可以提供超过500MHz的连续频谱，可以极大扩充无线网络容量。

高频段带来了更为丰富的频谱资源，但是高频段信道具有自由空间传播路径损失较大、空气吸收(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、通信鲁棒性以及部署场景。为了解决上述问题，高频段通信系统通过利用高频段波长较短和易于天线集成等特点，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。

与现有非定向通信相比，由波束赋形技术引入的定向通信导致了高频段系统对于设备角度旋转和位置移动非常敏感。在大数据量持续传输的过程中，若接收信号能量的累积衰减超过预设门限时，收发机需要执行波束追踪，确保所选波束的半功率衰减波瓣覆盖最优发送和接收方向，即维护波束对准。

具体而言，在波束追踪过程中，高频段收发机需要扫描测量当前传输波束下所临近波束组合的信道质量(包括信道响应、接收信号功率等)，将所有扫描波束组合的信道信息或者当下最优波束组合的序号信息反馈给发送端，以确保高频段收发机随后用于数据传输的波束组合有效覆盖最优物理传播路径，维护定向通信链路。

当终端用户快速移动(特别是手持终端旋转)时，系统需要频繁执行波束追踪，确保定向通信链路的鲁棒性。在当前高频段无线通信系统中，波束追踪算法要在当前传输路径的相邻收发波束组合进行扫描。当接入节点(AP)或者基站(eNB)服务多个终端用户时，各终端用户待扫描追踪的相邻波束组合并不相同，因此，波束追踪过程需要基站面向各个用户逐一进行，波束追踪的花销会随着用户数的增加而增大，进而影响了频谱利用率，降低了系统吞吐率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种波束追踪的方法和装置，能够实现多用户波束组合的同步追踪，使得训练花销与用户数相互独立，大幅度降低追踪花销。

本发明提供了一种波束追踪的方法，应用于导频接收端，该方法包括：

连续n次接收导频发送端广播发送的追踪导频并进行信道估计；

基于n次信道估计的结果，执行最优波束组合追踪检测，获得最优波束组合，包括：根据n次信道估计获得的信道响应矩阵从时域分辨接收最佳的关键路径，根据分辨出的关键路径从备选最优发送波束集合和备选最优接收波束集合中检测最优波束组合；

向导频发送端反馈所述最优波束组合的发送波束信息；

其中，所述备选最优发送波束集合是本导频接收端对应的当前发送波束的相邻波束构成的集合；所述备选最优接收波束集合是本导频接收端对应的当前接收波束的相邻波束构成的集合；

其中，所述导频发送端广播发送每一个追踪导频使用的探测发送波束的天线权重矢量AWV的信息是所述导频接收端已知的。

可选地，所述探测发送波束的天线权重矢量AWV通过以下方式中的任意一种生成：

a)由随机函数或者伪随机函数生成所述探测发送波束的AWV的各个权重元素；

b)构造发送波束AWV生成集合，所述发送波束AWV生成集合中包括每一个导频接收端的当前发送波束的相邻波束的AWV；将所述发送波束AWV生成集合中的所有AWV进行加权叠加后得到探测发送波束的AWV，所述加权叠加使用的加权系数由随机函数或伪随机函数生成。

可选地，每一次接收所述导频发送端广播发送的追踪导频使用的探测接收波束的天线权重矢量AWV通过以下方式中的任意一种生成：

a)由随机函数或者伪随机函数生成所述探测接收波束的AWV的各个权重元素；