[发明专利]兼容C波段的毫米波一体化通信系统波束对准方法

说明书

本发明公开了一种兼容C波段的毫米波一体化通信系统波束对准方法，主要解决现有技术不能进行自适应波束对准的问题，其方案是：基站利用C波段确定用户位置的初始范围，并生成波束扫描探测信号进行时频资源分配，获得用于毫米波波束扫描的探测帧；基站对用户位置初始范围内的毫米波波束进行扫描，用户测量接收信号功率；用户根据接收信号功率选择最佳的发送波束和接收波束；用户给基站反馈最佳发送波束；基站根据最佳发送波束调整当前发送波束为最佳发送波束，用户根据最佳接收波束调整当前接收波束为最佳接收波束，实现通过C波段辅助毫米波进行的自适应波束对准，本发明提高了波束对准的可靠性和效率，可用于兼容C波段的毫米波一体化通信系统。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种波束对准方法，可用于兼容C波段的毫米波一体化通信系统，提高系统的空时频资源利用率。

背景技术

第五代移动通信系统5G采用不同的工作频段，分为C频段和毫米波频段。毫米波通信已成为5G的关键技术之一，与C波段相比，毫米波通信虽然穿透能力较弱、信号损耗大，但具有带宽很宽、增益较高、干扰源少和传输质量高的优点，因此用C波段与毫米波进行协同通信将会是5G通信的最佳方案。

在毫米波技术的应用中，5G基站和用户之间利用波束赋形技术来提高传输质量，其特点是辐射方向图的主瓣自适应地指向用户来波方向，从而提高信噪比，获得明显的阵列增益。为了更好地利用波束赋形技术，基站和用户需要使用波束扫描的方式来确定基站和用户之间满足传输质量要求的最佳波束对。当基站和用户都支持多波束时，如何实现波束扫描进行波束对准成为毫米波通信至关重要的研究方向。

实现毫米波波束对准需要生成探测信号，在5G中，探测信号使用的时频资源与子载波间隔有关。不同子载波间隔对应的时隙长度也不同，但在不同子载波间隔配置下，5G的无线帧和子帧长度是相同的，无线帧长度为10ms，子帧长度为1ms，所以每个子帧中包含的时隙数不同。同时在正常循环前缀CP情况下，每个时隙包含的符号数相同，为14个。

爱立信有限公司在专利号为ZL201580072197.2的专利中提出了一种“用于高频率无线网络的高效波束扫描方法”，该专利公开了与无线网络中的非自适应波束扫描有关的系统和方法。该方法实现步骤为：首先，发送节点在非重叠无线电资源隙上使用每个波束扫描阶段的每个波束发送探测信号，其次，接收节点针对每个波束扫描阶段依据接收信号质量选出优选波束；然后，通过多阶段波束扫描获得最佳波束，用于数据传输。该方法虽说可实现多阶段波束扫描，但是由于其是一种非自适应波束扫描方法，只适用于接收节点固定时的波束扫描，当接收节点重定位或者用户业务发生更改时，基站和用户之间无法进行自适应波束扫描，不能保证波束对准的可靠性，从而影响到基站和用户之间的数据传输性能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种兼容C波段的毫米波一体化通信系统波束对准方法，以提高波束对准的可靠性和效率，从而提高基站和用户之间的数据传输性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

(1)基站与用户之间进行C波段波束扫描，确定用户位置的初始范围为选出的C波段最佳波束覆盖区域，其包含多个毫米波波束；

(2)基站使用伪随机序列生成波束扫描探测信号r(n)，并对其进行时频资源分配，获得适用于毫米波波束扫描的探测帧；

(3)基站通过发送探测信号对用户位置初始范围内的毫米波波束进行波束扫描，用户测量其对应的接收信号功率；

(4)在波束扫描过程结束后，用户选择接收信号功率最大的波束对作为最佳波束对，其包括最佳发送波束和最佳接收波束；

(5)用户在毫米波探测帧的上行时隙中给基站反馈最佳发送波束ID；

(6)基站根据最佳发送波束ID调整当前发送波束为最佳发送波束，同时用户根据最佳接收波束ID调整当前接收波束为最佳接收波束，完成一体化通信系统的波束对准。