波束训练装置及方法
【技术领域】
[0001] W下实施例设及阵列天线系统的波束训练技术，尤其设及一种快速训练包括发送 侧波束与接收侧波束的一对最佳波束的技术。
[0002] W下实施例设及发送波束ID的发送装置及方法，尤其设及一种向(FDM标记添加 关于波束ID的信息并发送使得能够在物理层检测波束ID的发送装置及方法。
【背景技术】
[0003] 称作毫米波频带的数十千兆频带的电波具有非常大的路径损耗，其波长短且直线 传播性高。因此，出现了一种能够有效利用瞄准线化ineOfSi曲t，LO巧或多重路径成 分，从而能够有效提高容量及扩大覆盖范围的定向波束形成（directionalbeanrforming) 技术。但考虑到硬件复杂性，因此主要采用复杂度相对低于数字波束形成（digital beamforming)技术的模拟波束形成（analogbeamformingiABF')技术。并且考虑到ABF术 的制约性，因此相比于自适应波束形成（adaptivebeanrforming)，更倾向于采用切换波束 形成（switchedbeamforming)。
[0004] 由于毫米波频带的波长短，因此能够构成具有大量天线元件的小型阵列天线。 通过运种具有大量天线元件的天线阵列的情况下，能够形成波束宽度即半功率波束宽度 化alfpowerbeamWi化h，HPBW)非常小的大量波束。并且，能够实现通过数百个天线元件 形成垂直及水平两个方向的波束的=维（3-D)波束形成。运种情况下，通过排列发送侧的 波束及接收侧的波束即使信噪比（signaltonoiseratio,SNR)最大化的一对波束，能够 获得非常大的增益。
[0005] 因此"波束训练"即找出发送侧与接收侧的一对最佳波束是最大化波束形成性能 所必须的步骤。存在多重路径时具有多对与之对应的最佳波束，因此必须找出该最佳波束。 通常，波束训练是通过大量重复过程实现的，所需时间大致与发射站与接收站天线波束数 量的乘积成比例。尤其在波束数量多的情况下需要消耗大量时间。因此为了有效实现波束 形成，需要一种能够在短时间内实现波束训练的技术。
【发明内容】
[000引技术问题
[0007] W下实施例的目的在于快速实现利用发送阵列的发送装置与利用接收阵列的接 收装置之间的同步及波束训练。
[0008] W下实施例的目的在于包括利用发送阵列的发送装置与利用接收阵列的接收装 置的数据传输系统找出发送装置与接收装置之间的一对最佳波束。
[0009] W下实施例的目的在于发送波束ID并在物理层检测发送的波束ID。
[0010] W下实施例的目的在于高效找出波束。
[0011] W下实施例的目的在于缩短找出波束的时间。
[001引技术方案
[0013] 实施例提供一种包括发送部的发送装置，所述发送部利用至少一个W上发送训练 波束将所述发送训练波束的标识符（IDJdentifier)发送到接收装置，其中所述发送训练 波束选自能够利用发送阵列形成的多个发送波束。
[0014] 此处，所述接收装置具有接收阵列，发送的所述发送训练波束的标识符能够用于 选择包括数据接收波束及数据发送波束的数据发送接收波束对（pair)，其中所述数据接收 波束选自能够利用所述接收阵列形成的多个接收波束且用于从所述发送装置向所述接收 装置发送数据，所述数据发送波束选自所述多个发送波束且用于所述接收装置从所述发送 装置接收数据。
[0015] 并且，所述发送部能够根据所述发送训练波束的标识符调制向所述接收装置发送 的发送信号的相位并发送。
[0016] 并且，所述发送部能够利用辅同步信号（SSS,SecondarySyndironization Signal)发送所述发送训练波束的标识符。
[0017] 此处，所述发送部能够生成所述辅同步信号并对生成的辅同步信号进行交织，根 据所述发送训练波束的标识符对经过交织的所述辅同步信号的相位进行调制，将相位经过 调制的所述辅同步信号发送到所述接收装置。
[0018] 并且，所述发送部能够生成所述辅同步信号并根据所述发送训练波束的标识符对 生成的辅同步信号的相位进行调制，对相位经过调制的所述辅同步信号进行交织并将经过 交织的所述辅同步信号发送到所述接收装置。
[0019] 并且，所述发送部能够利用公共参考信号（CRS:CommonReferenceSi即al)发送 所述发送训练波束的标识符。
[0020] 此处，多个发送训练波束选自所述多个波束，所述发送部能够利用选择的各所述 发送训练波束同时发送各发送训练波束的标识符。
[0021] 并且，所述多个发送波束向增益最大的方向排列，排列的所述多个发送波束中不 相邻的发送波束能够选为所述发送训练波束。
[0022] 并且还包括接收部，其中，所述发送部能够利用所述发送训练波束将发送信号发 送到所述接收装置，所述接收部接收所述接收装置利用所述发送信号生成的信道状态信 息，能够根据所述信道状态信息确定是否要利用所述发送训练波束将数据发送到所述接收 装置。
[0023] 此处，所述信道状态信息可W是信噪比（SNR:Si即altoNoiseRatio)或信干噪 tk(SINR:SignaltoInterferenceandNoiseRatio)。
[0024]另一实施例提供一种包括接收部的接收装置，所述接收部能够接收具有发送阵列 的发送装置利用至少一个发送训练波束发送的所述发送训练波束的标识符，其中所述发送 训练波束选自能够利用所述发送阵列形成的多个发送波束。
[00巧]此处，所述接收部具有接收阵列，能够利用至少一个接收训练波束接收所述发送 训练波束的标识符，其中所述接收训练波束选自能够利用所述接收阵列形成的多个接收波 束。
[0026]并且，接收的所述发送训练波束的标识符能够用于选择包括数据接收波束及数据 发送波束的数据发送接收波束对（pair)，其中所述数据接收波束选自能够利用所述接收装 置的接收阵列形成的多个接收波束且用于从所述发送装置向所述接收装置发送数据，所述 数据发送波束选自所述多个发送波束且用于所述接收装置从所述发送装置接收数据。
[0027] 并且，还可W包括波束标识符检测部，其根据从所述发送装置接收的接收信号的 相位检测所述发送训练波束的标识符。
[002引此处，所述接收部能够利用辅同步信号（SSS,SecondarySyncbonization Signal)接收所述发送训练波束的标识符。
[0029] 并且，还包括波束标识符检测部，所述辅同步信号的相位根据所述发送训练波束 的标识符调制，所述接收部能够接收所述发送装置利用所述发送训练波束发送的主同步信 号，利用所述主同步信号推定所述发送装置到所述接收装置的信道，所述波束标识符检测 部利用推定的所述信道算出所述辅同步信号的相位被调制前的值，并根据所述相位被调制 前的值检测所述发送训练波束的标识符。
[0030] 并且，所述接收部能够利用公共参考信号（CRS:CommonReferenceSi即al)接收 所述发送训练波束的标识符。
[0031] 此处，还包括信道状态信息生成部及发送部，其中，所述接收部接收所述发送装置 利用所述发送训练波束发送的接收信号，所述信道状态信息生成部利用所述接收信号生成 从所述发送装置到所述接收装置的无线信道的信道状态信息，所述发送部将所述信道状态 信息发送到所述发送装置，所述信道状态信息能够用于确定是否要利用所述发送训练波束 将数据发送到所述接收装置。
[0032] 并且，所述信道状态信息可W是信噪比（SNR:Si即altoNoiseRatio)或信干噪 tk(SINR:SignaltoInterferenceandNoiseRatio)。
[0033] 并且，还包括波束标识符检测部，所述接收部能够接收通过多个发送训练波束发 送的多个接收信号并测定所述接收信号的接收功率，检测所述接收功率为预定临界值W上 的接收信号所对应的训练波束的标识符。
[0034] 此处，所述接收部能够分别接收所述发送装置利用从所述发送训练波束中选择的 多个数据发送波束发送的多个接收信号，并对分别接收的信号进行融合（combine)后从融 合的接收信号检测数据。
[0035] 并且，所述接收部能够接收所述发送装置利用从所述发送训练波束中选择的第一 数据发送波束发送的第一数据，接收所述发送装置利用从所述发送训练波束中选择的第二 数据发送波束发送的第二数据。
[0036] 又一实施例提供一种具有由多个一维子阵列构成的二维发送阵列的发送装置，包 括：发送部，其通过发送训练波束发送所述发送训练波束的ID及训练子阵列的ID，其中所 述训练子阵列选自所述多个一维子阵列，所述发送训练波束选自能够利用所述训练子阵列 形成的多个发送装置波束，发送的所述发送训练波束的ID及训练子阵列的ID用于选择包 括数据发送波束的数据发送接收波束对（pair)，其中所述数据发送波束选自能够利用所述 发送阵列形成的多个发送波束且用于所述发送装置向所述接收装置发送数据。
[0037] 此处，所述发送部能够根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成 金氏序列，并将生成的所述金氏序列发送到所述接收装置。
[0038] 并且，所述发送部能够根据所述发送训练波束的ID生成金氏序列，在频域根据所 述训练子阵列的ID间隔映射生成的所述金氏序列，并将映射的所述金氏序列发送到所述 接收装置。
[0039] 并且，所述发送部能够根据所述发送训练波束的ID生成化U序列，在频域根据所 述训练子阵列的ID循环移动生成的所述化U序列，并将循环移动的所述化U序列发送到所 述接收装置。
[0040] 并且，所述发送部能够根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID生成 化U序列，并将生成的所述化U序列发送到所述接收装置。
[0041] 此处，所述发送部能够利用第二化U序列使根据所述发送训练波束的ID及所述训 练子阵列的ID生成的第一化U序列生成扩频序列，并将所述扩频序列发送到所述接收装 置。
[0042] 并且，所述发送部能够利用第二m序列使根据所述发送训练波束的ID及所述训练 子阵列的ID生成的第一m序列生成扩频序列，并将所述扩频序列发送到所述接收装置。
[0043] 又一实施例提供一种包括接收部的接收装置，所述接收部接收具有由多个一维子 阵列构成的二维发送阵列的发送装置通过发送训练波束发送的所述发送训练波束的ID及 训练子阵列的ID，其中所述训练子阵列选自所述多个一维子阵列，所述发送训练波束选自 能够利用所述训练子阵列形成的多个发送装置波束，发送的所述发送训练波束的ID及训 练子阵列的ID用于选择包括数据发送波束的数据发送接收波束对（pair),其中所述数据 发送波束选自能够利用所述发送阵列形成的多个发送波束且用于所述发送装置向所述接 收装置发送数据。
[0044] 此处，所述接收部能够接收根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID 生成的金氏序列。
[0045] 并且，所述接收部能够接收根据所述发送训练波束的ID生成并在频域根据所述 训练子阵列的ID间隔映射的金氏序列。
[0046] 并且，所述接收部能够接收根据所述发送训练波束的ID生成并在频域根据所述 训练子阵列的ID循环移动的化U序列。
[0047] 此处，所述接收部能够接收根据所述发送训练波束的ID及所述训练子阵列的ID 生成的化U序列。
[0048] 并且，所述接收部能够接收利用第二化U序列扩频根据所述发送训练波束的ID及 所述训练子阵列的ID生成的第一化U序列得到的扩频序列。
[0049] 并且，所述接收部能够接收利用第二m序列扩频根据所述发送训练波束的ID及所 述训练子阵列的ID生成的第一m序列得到的扩频序列。
[0050] 技术效果
[0051] 根据W下实施例，能够快速完成利用发送阵列的发送装置与利用接收阵列的接收 装置之间的同步及波束训练。
[0052] 根据W下实施例，包括利用发送阵列的发送装置与利用接收阵列的接收装置的数 据传输系统能够找出发送装置与接收装置之间的一对最佳波束。
[0053] 根据W下实施例，发送波束ID并且能够在物理层检测发送的波束ID。
[0054] 根据W下实施例，能够高效找出波束。
[0055] 根据W下实施例，能够缩短找出波束的时间。
【附图说明】
[0056] 图I为显示利用发送阵列的发送装置与利用接收阵列的接收装置之间找出一对 最佳波束的波束训练示意图；
[0057] 图2为显示根据实施例的发送装置的结构框图；
[0058] 图3为显示根据实施例的从发送装置向接收装置发送的帖的结构示意图；
[0059] 图4为显示利用经过交织的辅同步信号发送发送训练波束的标识符的结构的示 意图；
[0060] 图5为显示利用未经过交织的辅同步信号发送发送训练波束的标识符的结构的 示意图；
[0061] 图6为显示利用多个发送训练波束同时发送多个发送训练波束的标识符的实施 例的示意图；
[0062] 图7为显示利用不相邻的发送训练波束发送发送训练波束的标识符的实施例的 示意图；
[0063] 图8为显示接收到多个发送训练波束的标识符的情况的示意图；
[0064] 图9为显示根据实施例的接收装置的结构框图；
[0065] 图10为显示利用发送阵列的发送装置与利用接收阵列的接收装置之间找出一对 最佳波束的波束训练示意图；
[0066] 图11为显示根据实施例的发送装置的结构框图；
[0067] 图12为显示根据实施例的从发送装置向接收装置发送的帖的结构示意图；
[0068] 图13为显示在下行链路选择发送训练波束的实施例的示意图；
[0069] 图14为显示根据又一实施例的发送装置向接收装置发送的帖的结构示意图；
[0070] 图15为显示选择发送训练波束的又一实施例的示意图；
[0071] 图16为显示根据又一实施例的从发送装置向接收装置发送的帖的结构示意图；
[0072] 图17为显示根据又一实施例的从发送装置向接收装置发送的帖的结构示意图；
[0073] 图18为显示根据实施例的接收装置的结构框图；
[0074] 图19为显示在上行链路选择发送训练波束的实施例的示意图；
[0075] 图20为显示根据又一实施例的从发送装置向接收装置发送的帖的结构示意图；
[0076] 图21为显示在上行链路选择发送训练波束的实施例的示意图；
[0077] 图22为显示又一实施例的从发送装置向接收装置发送的帖的结构示意图。
[0078] 附图标记说明
[0079] 110:发送装置 120:发送阵列
[0080] 131、132、133、134 :发送波束 140 :接收装置
[0081] 150:接收阵列 161、162、163 :接收波束
【具体实施方式】
[0082] W下参照附图对实施例进行具体说明。
[0083] 图1为显示利用发送阵列的发送装置与利用接收阵列的接收装置之间找出一对 最佳波束的波束训练示意图。
[0084] 发送装置110具有发送阵列120。根据一个方面，移动通信系统的基站、继电器等 可W作为图1的发送装置110。发送阵列120是多个天线元件等结合起来用于发送或接收 数据的阵列天线。根据一个方面，发送阵列120可W是多个天线元件排列成二维形状的天 线。
[0085] 发送装置110可利用发送阵列120形成发送波束131、132、133、134。此处，发送 波束131、132、133、134可预先确定。根据一个方面，发送装置110可W从能够通过发送阵 列120形成的发送波束131、132、133、134中选择至少一个发送波束作为数据发送波束。发 送装置110可利用数据发送波束向接收装置140发送数据。如图1所示，从预先确定的发 送波束131、132、133、134中选择用于发送数据的数据发送波束的技术称为切换波束形成 (switchedbeamforming)。
[0086] 接收装置140具有接收阵列150。根据一个方面，移动通信系统的终端机等可W作 为图1中的接收装置140。接收阵列150是多个天线元件等结合起来用于发送或接收数据 的阵