一种确定通信波束的方法及对应装置与流程

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种确定通信波束的方法及对应装置。

背景技术：

大规模多输入多输出(Massive Multiple-Input Multiple-Output；简称：Massive MIMO)技术是多输入多输出MIMO技术的最新发展方向，Massive MIMO技术能够减少小区间干扰和热噪声，进而提高频谱效率，增大系统容量。

目前Massive MIMO技术主要有两类实现方式：

其一，基于信道互易的波束赋形(beamforming；简称：BF)技术。在该技术中，基站使用宽波束接收用户设备(User Equipment；简称：UE)发送的导频信息，并根据不同UE的信道响应对UE的发射数据进行预编码(precoding)加权。但是该技术要求每个通道对应的物理波束必须是宽波束，且只能用于UE低速移动的时分双工(Time Division Duplexing；简称：TDD)系统中。

其二，基于窄波束的BF技术。在该技术中，每个通道对应的物理波束为窄波束(即，水平和垂直方向的物理波束宽度只有几度)，每个窄波束指向特定用户设备，发射数据的BF权值基于预定义的权值或慢变的权值得到。

与基于信道互易的BF技术不同，基于窄波束的BF技术既可以应用于TDD系统，又可用于频分双工(Frequency Division Duplexing；简称：FDD)系统，应用范围很广，是一种很有前途的Massive MIMO技术。

现有技术中，基于窄波束的BF技术具体采用窄波束遍历扫描法确定用于数据传输的波束，即：基站将空间信道分为K个窄波束，依次通过每个窄波束发射扫描信号，根据UE反馈的扫描结果确定用于数据传输的波束。由于窄波 束的个数k与天线个数成正比，而Massive MIMO技术中的天线的数量极多，导致上述窄波束遍历扫描法会耗费大量时间，开销很大。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种确定通信波束的方法及对应装置，用于解决现有技术中采用窄波束遍历扫描法确定通信波束耗时较长以及开销较大的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种确定通信波束的方法，包括：网络侧设备分别通过M个第一宽度的波束发送下行探测信号，所述M个第一宽度的波束中任意两个波束的主瓣方向不同，M不小于2；所述网络侧设备接收用户设备UE返回的所述下行探测信号的探测结果，并根据所述探测结果确定出N个第二宽度的波束，所述N个第二宽度的波束中任意两个波束的主瓣方向不同，所述第二宽度小于所述第一宽度，所述N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围小于所述M个第一宽度的波束的集合的覆盖范围，N不小于2；所述网络侧设备分别通过所述N个第二宽度的波束发送下行扫描信号，并根据所述UE返回的所述下行扫描信号的扫描结果确定与所述UE进行数据传输的第一波束。

上述实现方式中，网络侧设备先通过较宽波束扫描空间信道，确定出UE所在的大致空间范围(N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围)，然后，采用窄波束在确定出的大致范围内进行扫描，进而根据扫描结果确定与UE通信的窄波束。与现有技术中通过窄波束遍历扫描整个空间信道的技术方案相比，本发明实施例提供的技术方案能够大幅减少信道扫描的时间，减少开销，提高系统的效率。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，在所述网络侧设备确定所述第一波束之后，所述方法还包括：所述网络侧设备获得所述UE的信道变化信息，所述信道变化信息可以为表征信道的空间特征方向的信息，或者为UE的地理位置信息；所述网络侧设备根据所述信道变化信息以及所述第一波束生成至少两个跟踪波束；所述网络侧设备分别通过所述至少两个跟踪波 束发送下行跟踪信号，并根据所述UE返回的所述下行跟踪信号的跟踪结果更新与所述UE进行数据传输的波束。

上述实现方式中，网络侧设备能够获得信道变化信息，并根据信道变化信息以及当前通信的波束对UE进行跟踪扫描，并根据UE返回的跟踪结果更新与UE通信的波束，实现对通信波束的实时更新，使之与UE的运动情况相符合，保证UE与网络侧设备间的通信始终处于较佳的状态。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述探测结果包括所述下行探测信号的最大接收信号强度的信息；所述网络侧设备根据所述探测结果确定出所述N个第二宽度的波束，包括：所述网络侧设备从所述M个第一宽度的波束中确定与所述下行探测信号的最大接收信号强度对应的第二波束；所述网络侧设备根据所述第二波束确定出所述N个第二宽度的波束，其中，所述N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围对应所述第二波束的覆盖范围。

上述实现方式中，网络侧设备直接根据接收信号强度最大的第一宽度的波束确定进行扫描的N个第二宽度的弄熟，实现简单，运算量小。

结合第一方面、第一方面的第一或第二种可能的实现方式中任一项，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述扫描结果包括所述下行扫描信号的接收信号强度的信息；所述网络侧设备根据所述扫描结果确定所述第一波束，包括：所述网络侧设备从所述N个第二宽度的波束中确定与所述下行扫描信号的最大接收信号强度对应的波束，确定出的所述波束为所述第一波束。

上述实现方式的优点在于确定第一波束的方式简单、运算量小。

结合第一方面、第一方面的第一或第二种可能的实现方式中任一项，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述扫描结果包括所述下行扫描信号的接收信号强度的信息；所述网络侧设备根据所述扫描结果确定所述第一波束，包括：所述网络侧设备根据每个所述第二宽度的波束对应的接收信号强度更新信道信息，并根据所述信道信息确定所述第一波束。

上述实现方式的优点在于，能够尽可能提高网络侧设备与UE间的通信质量。

第二方面，本发明实施例提供一种确定通信波束的方法，包括：UE接收网络侧设备通过M个第一宽度的波束发送的下行探测信号中的至少一个下行探测信号，M不小于2；所述UE向所述网络侧设备返回所述至少一个下行探测信号的探测结果，所述探测结果被所述网络侧设备用于确定N个第二宽度的波束，所述第二宽度小于所述第一宽度，所述N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围小于所述M个第一宽度的波束的集合的覆盖范围，N不小于2；所述UE接收所述网络侧设备分别通过所述N个第二宽度的波束发送的下行扫描信号；所述UE向所述网络侧设备返回所述下行扫描信号的扫描结果，所述扫描结果被所述网络侧设备用于确定与所述UE进行数据传输的第一波束。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述方法还包括：所述UE接收所述网络侧设备分别通过至少两个跟踪波束发送的下行跟踪信号，所述至少两个跟踪波束为所述网络侧设备根据信道变化信息以及所述第一波束所生成；所述UE向所述网络侧设备返回所述下行跟踪信号的跟踪结果，所述跟踪结果被所述网络侧设备用于更新与所述UE进行数据传输的波束。

第三方面，本发明实施例提供一种确定通信波束的装置，包括：发送模块，用于分别通过M个第一宽度的波束发送下行探测信号，所述M个第一宽度的波束中任意两个波束的主瓣方向不同，M不小于2；接收模块，用于接收用户设备UE返回的所述下行探测信号探测结果；处理模块，用于根据所述探测结果确定出N个第二宽度的波束，所述第二宽度小于所述第一宽度，所述N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围小于所述M个第一宽度的波束的集合的覆盖范围，N不小于2；所述发送模块，还用于分别通过所述N个第二宽度的波束发送下行扫描信号；所述接收模块，还用于接收所述UE返回的所述下行扫描信号的扫描结果；处理模块，用于根据所述扫描结果确定与所述UE进行数据传输的第一波束。

结合第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述处理模块，还用于：获得所述UE的信道变化信息；根据所述信道变化信息以及所述第一波束生成至少两个跟踪波束；所述发送模块，还用于分别通过所述至少两个跟踪波束发送下行跟踪信号；所述接收模块，还用于：接收所述UE返回的所述下行跟踪信号的跟踪结果；所述处理模块，还用于：根据所述UE返回的跟踪结果更新与所述UE进行数据传输的波束。

结合第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第二种可能的实现方式中，所述探测结果包括表明所述UE针对所述下行探测信号的最大接收信号强度的信息；所述处理模块，具体用于：从所述M个第一宽度的波束中确定与所述下行探测信号的最大接收信号强度对应的第二波束；根据所述第二波束确定出所述N个第二宽度的波束，其中，所述N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围对应所述第二波束的覆盖范围。

结合第三方面、第三方面的第一或第二种可能的实现方式中任一项，在第三方面的第三种可能的实现方式中，所述扫描结果包括所述下行扫描信号的接收信号强度的信息；所述处理模块，具体用于：从所述N个第二宽度的波束中确定与所述下行扫描信号的最大接收信号强度对应的波束，确定出的所述波束为所述第一波束。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，

结合第三方面、第三方面的第一或第二种可能的实现方式中任一项，在第三方面的第四种可能的实现方式中，所述扫描结果包括所述下行扫描信号的接收信号强度的信息；所述处理模块，具体用于：根据每个所述第二宽度的波束对应的接收信号强度更新信道信息，并根据所述信道信息确定所述第一波束。第四方面，本发明实施例提供一种确定通信波束的装置，包括：接收模块，用于接收网络侧设备通过M个第一宽度的波束发送的下行探测信号中的至少一个下行探测信号，M不小于2；处理模块，用于生成所述至少一个下行探测信 号的探测结果；发送模块，用于向向所述网络侧设备返回所述探测结果，所述探测结果被所述网络侧设备用于确定N个第二宽度的波束，所述第二宽度小于所述第一宽度，所述N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围小于所述M个第一宽度的波束的集合的覆盖范围，N不小于2；所述接收模块，还用于：接收所述网络侧设备分别通过所述N个第二宽度的波束发送的下行扫描信号；所述处理模块，还用于：生成所述下行扫描信号的扫描结果；所述发送模块，还用于：向所述网络侧设备返回所述扫描结果，所述扫描结果被所述网络侧设备用于确定与所述UE进行数据传输的第一波束。

结合第四方面，在第四方面的第一种可能的实现方式中，所述接收模块，还用于：接收所述网络侧设备分别通过至少两个跟踪波束发送的下行跟踪信号，所述至少两个跟踪波束为所述网络侧设备根据信道变化信息以及所述第一波束所生成；所述处理模块，还用于：生成所述下行跟踪信号的跟踪结果；所述发送模块，还用于：向所述网络侧设备返回所述跟踪结果，所述跟踪结果被所述网络侧设备用于更新与所述UE进行数据传输的波束。

第五方面，本发明实施例提供一种确定通信波束的设备，包括：收发机，用于与UE进行通信；存储器，用于存储指令；处理器，分别与所述收发机以及所述处理器相连，用于执行所述存储器存储的所述指令，以在执行所述指令时执行如下步骤：指示所述收发机分别通过M个第一宽度的波束发送下行探测信号，所述M个第一宽度的波束中任意两个波束的主瓣方向不同，M不小于2；指示所述收发机接收用户设备UE返回的所述下行探测信号的探测结果；根据所述探测结果确定出N个第二宽度的波束，所述第二宽度小于所述第一宽度，所述N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围小于所述M个第一宽度的波束的集合的覆盖范围，N不小于2；指示所述收发机分别通过所述N个第二宽度的波束发送下行扫描信号；根据所述UE返回的所述下行扫描信号的扫描结果确定与所述UE进行数据传输的第一波束。

结合第五方面，在第五方面的第一种可能的实现方式中，所述处理器在用 于：根据所述UE返回的扫描结果确定与所述UE进行数据传输的第一波束之后，还用于：获得所述UE的信道变化信息；根据所述信道变化信息以及所述第一波束生成至少两个跟踪波束；分别通过所述至少两个跟踪波束发送下行跟踪信号，并根据所述UE返回的跟踪结果更新与所述UE进行数据传输的波束。

结合第五方面或第五方面的第一种可能的实现方式，在第五方面的第二种可能的实现方式中，所述探测结果包括所述下行探测信号的最大接收信号强度的信息；所述处理器用于：根据所述探测结果确定出所述N个第二宽度的波束，具体为：从所述M个第一宽度的波束中确定与所述下行探测信号的最大接收信号强度对应的第二波束；根据所述第二波束确定出所述N个第二宽度的波束，其中，所述N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围对应所述第二波束的覆盖范围。

结合第五方面、第五方面的第一或第二种可能的实现方式中任一项，在第五方面的第三种可能的实现方式中，所述扫描结果包括所述下行扫描信号的接收信号强度的信息；所述处理器用于：根据所述UE返回的扫描结果确定与所述UE进行数据传输的第一波束，具体为：

从所述N个第二宽度的波束中确定与所述下行扫描信号的最大接收信号强度对应的波束，确定出的所述波束为所述第一波束。

结合第五方面、第五方面的第一或第二种可能的实现方式中任一项，在第五方面的第四种可能的实现方式中，所述扫描结果包括所述下行扫描信号的接收信号强度的信息；所述处理器用于：根据所述UE返回的扫描结果确定与所述UE进行数据传输的第一波束，具体为：根据每个所述第二宽度的波束对应的接收信号强度更新信道信息，并根据所述信道信息确定所述第一波束。

第六方面，本发明实施例提供一种确定通信波束的设备，包括：收发机，用于与网络侧设备进行通信；存储器，用于存储指令；处理器，分别与所述收发机以及所述处理器相连，用于执行所述存储器存储的所述指令，以在执行所述指令时执行如下步骤：接收网络侧设备通过M个第一宽度的波束发送的下 行探测信号中的至少一个下行探测信号，M不小于2；向所述网络侧设备返回所述至少一个下行探测信号的探测结果，所述探测结果被所述网络侧设备用于确定N个第二宽度的波束，所述第二宽度小于所述第一宽度，所述N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围小于所述M个第一宽度的波束的集合的覆盖范围，N不小于2；接收所述网络侧设备分别通过所述N个第二宽度的波束发送的下行扫描信号；向所述网络侧设备返回所述下行扫描信号的扫描结果，所述扫描结果被所述网络侧设备用于确定与所述确定通信波束的设备进行数据传输的第一波束。

结合第六方面，在第六方面的第一种可能的实现方式中，所述处理器还用于：指示所述收发机接收所述网络侧设备分别通过至少两个跟踪波束发送的下行跟踪信号，所述至少两个跟踪波束为所述网络侧设备根据信道变化信息以及所述第一波束所生成；指示所述收发机向所述网络侧设备返回所述下行跟踪信号的跟踪结果，所述跟踪结果被所述网络侧设备用于更新与所述确定通信波束的设备进行数据传输的波束。

在一些可能的实现方式中，所述探测结果包括所述下行探测信号的接收信号强度的信息。

在一些可能的实现方式中，所述扫描结果包括所述下行扫描信号的接收信号强度的信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中确定通信波束的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例1中确定通信波束的方法的进一步细化流程的示意 图；

图3a至图3d分别为网络侧设备探测UE、扫描UE、与UE进行数据传输以及对信道跟踪更新的示意图；

图4为本发明实施例2中确定通信波束的装置的结构示意框图；

图5为本发明实施例4中确定通信波束的设备的结构示意框图。

具体实施方式

下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本发明的技术方案，可以应用于各种通信系统，例如：全球移动通信系统(Global System of Mobile communication；简称：GSM)，码分多址(Code Division Multiple Access；简称：CDMA)系统，宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access Wireless；简称：WCDMA)，通用分组无线业务(General Packet Radio Service；简称：GPRS)，长期演进(Long Term Evolution；简称：LTE)，通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System；简称：UMTS)、第五代通信系统(5th Generation Communication Systems；简称：5G)等。

用户设备UE，也可称之为移动终端(Mobile Terminal；简称：MT)、移动用户设备等，可以经无线接入网(例如，Radio Access Network，RAN)与一个或多个核心网进行通信。用户设备可以是移动终端，如移动电话(或称为“蜂窝”电话)和具有移动终端的计算机，例如，可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置，它们与无线接入网交换语音和/或数据。

网络侧设备，可以为移动通信网络中的基站，也可以为无线局域网中的无线访问接入点(WirelessAccessPoint；简称：AP)。基站可以是GSM或CDMA 中的基站(Base Transceiver Station；简称：BTS)，也可以是WCDMA中的基站(NodeB)，还可以是LTE中的演进型基站(evolved Node B；简称：eNB或e-NodeB)，本发明并不限定。

需要说明的是，本发明实施例提供的技术方案不限于应用在Massive MIMO领域，也可以应用在其他的MIMO领域。

实施例1

图1为本发明实施例1提供的确定波束的方法的流程示意图，该方法包括如下步骤：

步骤101：网络侧设备分别通过M个第一宽度的波束发送下行探测信号，M个第一宽度的波束中任意两个波束的主瓣方向不同，M不小于2；

步骤102：UE接收至少一个下行探测信号，并向网络侧设备返回该至少一个下行探测信号的探测结果；

步骤103：网络侧设备接收UE返回的探测结果，并根据探测结果确定出N个第二宽度的波束，第二宽度小于第一宽度，N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围小于M个第一宽度的波束的集合的覆盖范围，N不小于2；

步骤104：网络侧设备分别通过N个第二宽度的波束发送下行扫描信号；

步骤105：UE接收下行扫描信号，并向网络侧设备返回下行扫描信号的扫描结果；

步骤106：网络侧设备根据UE返回的扫描结果确定与UE进行数据传输的第一波束。

具体的，网络侧设备首先将空间信道划分为为M个第一宽度的波束，并分别通过每个第一宽度的波束发送下行探测信号。可以理解的是，M个第一宽度的波束的集合能够覆盖UE所在的小区。

UE接收到M个下行探测信号中的一个或多个探测信号，向网络侧设备返回探测结果，网络侧设备根据UE返回的探测结果确定出M个第二宽度的波束，然后通过M个第二宽度的波束进行扫描，UE向网络侧设备返回针对M个第 二宽度的波束发送的下行扫描信号的扫描结果，网络侧设备根据扫描结果确定与UE通信的第一波束。其中，N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围小于M个第一宽度的波束的集合的覆盖范围。

上述技术方案中，网络侧设备先通过较宽波束扫描空间信道，确定出UE所在的大致空间范围，然后，采用窄波束在确定出的大致范围内进行扫描，进而根据扫描结果确定与UE通信的窄波束。与现有技术中通过窄波束遍历扫描整个空间信道的技术方案相比，本发明实施例提供的技术方案能够大幅减少信道扫描的时间，减少开销，提高系统的效率。

可选的，本发明实施例中，参见图2，在步骤106之后，还包括如下步骤：

步骤107：网络侧设备获得UE的信道变化信息；

步骤108：网络侧设备根据信道变化信息以及第一波束生成至少两个跟踪波束；

步骤109：网络侧设备分别通过至少两个跟踪波束发送下行跟踪信号；

步骤110：UE接收下行跟踪信号，并向网络侧设备返回下行跟踪信号的跟踪结果；

步骤111：网络侧设备根据UE返回的跟踪结果更新与UE进行数据传输的波束。

具体的，网络侧设备在确定与UE通信的第一波束之后，通过第一波束实现网络侧设备与UE之间的数据传输。在网络侧设备与UE的通信过程中，获得UE的信道变化信息，该信道变化信息可以为UE上报网络侧设备的(如UE上报自身的地理位置信息)，信道变化信息也可以为网络侧设备根据UE发送的上行信号所确定，如网络侧设备根据UE反馈的接收功率值确定出用于表征空间特征方向的信息。

网络侧设备在获得信道变化信息之后，结合信道变化信息以及当前与UE进行通信的第一波束来预测UE接下来所在的空间信道范围，生成至少两个跟踪波束，该至少两个跟踪波束的集合与信道变化趋势相符(亦即，与UE的运 动情况相符合)，其覆盖范围为预测的UE所在的空间信道范围，然后分别通过该至少两个跟踪波束发送下行跟踪信号，并根据用户反馈的跟踪结果更新与用户进行通信的波束。

需要说明的是，本发明实施例中下行探测信号、下行扫描信号、下行跟踪信号均为对UE进行扫描的信号，其不同之处在于，各自承载的波束集合不同，以及各自携带的波束标识不同。

上述技术方案中，网络侧设备能够获得信道变化信息，并根据信道变化信息以及当前通信的波束对UE进行跟踪扫描，并根据UE返回的跟踪结果更新与UE通信的波束，实现对通信波束的实时更新，使之与UE的运动情况相符合，保证UE与网络侧设备间的通信始终处于较佳的状态。

可选的，本发明实施例中，步骤103：网络侧设备接收UE返回的探测结果，并根据探测结果确定出N个第二宽度的波束，具体实施时，包括但不限于如下实现方式：

方式1，UE返回的探测结果包括下行探测信号的最大接收信号强度的信息，网络侧设备从M个第一宽度的波束中确定出接收信号强度最大的第二波束，根据第二波束确定出N个第二宽度的波束，其中，N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围对应第二波束的覆盖范围。

在第一宽度足够宽时，UE只能接收到到一个通过第一宽度的波束发送的下行探测信号，UE可以向网络侧设备返回该波束的标识(该标识可以从下行探测信号中获得)。网络侧设备即可确定该标识对应的波束为第二波束。

如果第二波束的宽度达不到上述使UE只能接收到一个下行探测信号的宽度，换言之，UE接收到2个或以上的下行探测信号，UE可以向网络侧设备返回接收信号强度最大的波束的标识，或者，向网络侧设备返回每个接收到的下行探测信号的接收信号强度。网络侧设备即可根据返回的接收信号强度最大的波束的标识或者每个接收到的下行探测信号的接收信号强度，确定出接收信号强度最大的第一宽度的波束为第二波束。可以理解的是，本发明实施例中的接 收信号强度包括但不限于下行接收功率。

其中，N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围与第二波束的覆盖范围相对应，包括以下实现方式：

其一，将第二波束对应的信道空间划分为N个第二宽度的波束，N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围与第二波束的覆盖范围相等。

其二，N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围包含第二波束的覆盖范围，且略大于第二波束的覆盖范围，这种设定可以确保N个第二宽度的波束的集合一定能覆盖UE。

其三，第二波束的覆盖范围包含N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围，且略大于N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围。由于之前确定的第二波束为UE接收信号强度最大的波束，因此，UE通常不会位于第二波束的覆盖范围的侧边缘，适当地将N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围设置的小于第二波束的覆盖范围，在能够覆盖UE的基础上，减少扫描范围，进而减少扫描时间，提高效率。

其四，N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围与第二波束的覆盖范围有交集，但不是其中一个包含另一个。这种设定的目的在于兼顾保证覆盖UE的要求和减少扫描范围的要求，即，如果UE能够根据UE反馈的探测结果推断UE靠近第二波束覆盖范围的一侧，则N个第二宽度波束的集合的覆盖范围可以向第二波束的UE偏向的一侧之外拓展，而对于另一侧的覆盖范围，则可以稍微减小。

通过上述描述可知，N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围与第二波束的覆盖范围相对应指的是，二者大致相当，但不限于二者相等，也不限于其中一个包含另一个。N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围的设定要求为保证覆盖UE。可选的，N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围可以在第二波束的覆盖范围的基础上进行扩展或缩小。

方式2，UE接收到M个第一宽度的波束中的r个波束发送的下行探测信 号，并将r个波束的接收信号强度反馈给网络侧设备，网络侧设备根据r个波束的接收信号强度以及r个波束各自的BF权值确定出上述N个第二宽度的波束。

可选的，本发明实施例中，UE向网络侧设备返回的扫描结果包括下行扫描信号的接收信号强度的信息。其中，接收信号强度可以通过UE的下行接收功率来表示，也可以通过能够表征接收信号强度的其物理量来表示，在此不予详述。

网络侧设备根据UE返回的扫描结果确定与UE进行数据传输的第一波束，包括但不限于如下实现方式：

方式一，网络侧设备确定N个第二宽度的波束中与下行扫描信号的最大接收信号强度对应的波束，将该波束作为第一波束。

可选的，网络侧设备在确定UE返回的N个第二宽度的波束的最大接收信号强度达到阈值时，确定接收信号强度最大的波束为第一波束。即，如果最大接受强度能够满足通信要求，则直接将该最大接收信号强度对应的波束作为通信波束(即，第一波束)。

上述方式一的优点在于实现方式简单、运算量小。

方式二，网络侧设备并不是直接从N个第二宽度的波束中择优作为通信的第一波束，而是根据每个第二宽度的波束对应的接收信号强度更新信道信息，并根据信道信息确定第一波束。

具体的，UE反馈的扫描结果包括：UE接收下行扫描信号时，N个第二宽度波束的角度域能量矩阵H_angular，根据H_angular确定出空间信道矩阵H_space，而根据H_space即可确定出第一波束的BF权值，形成第一波束。

其中，H_Space＝H_Angular×U^H s.t U×U^H＝I

上式中N_tx指的是天线个数。根据上述表达式即可确定出H_space，而根据H_space确定出第一波束的BF权值的方式请参照现有技术。

可选的，网络侧设备在确定UE返回的N个第二宽度的波束的最大接收信号强度低于阈值时，采用上述方式二，根据UE针对每个第二宽度的波束的接收信号强度更新信道信息，并根据信道信息确定第一波束。

上述方式二的优点在于，能够提高网络侧设备与UE间的通信质量。

可选的，本发明实施例中，在步骤101：网络侧设备分别通过M个第一宽度的波束发送下行探测信号之前，还包括如下步骤：网络侧设备检测到新入网的UE。

具体的，网络侧设备检测到新入网的UE之后，采用上述步骤101～步骤106的方式确定与其通信的波束。

可选的，本发明实施例中，网络侧设备分别通过M个第一宽度的波束发送下行探测信号时，可以依次在每个波束发送下行探测信号，也可以一次同时在s个波束上发送下行探测信号，通过(M/s)次发送完所有下行探测信号，如果M不能被s整除，则通过Int([M/s]+1)次发送完所有下行探测信号，其中，Int(*)为取整运算符。

可选的，本发明实施例中，网络侧设备分别通过N个第二宽度的波束发送下行扫描信号时，可以依次在每个波束发送下行扫描信号，也可以一次同时在t个波束上发送下行扫描信号。

图3a～图3d所示分别为网络侧设备的探测、扫描、数据传输以及信道跟踪四个阶段的示意图。下面通过具体实例予以说明。

首先，基站检测到UE为新入网的设备时，对其进行探测，以获知UE所在的大致信道范围。其具体实现方式为：基站确定N_d个下行探测信号T_d中每个对应的BF权值V_d(即，形成N_d个第一宽度的波束)，其中，V_d可以为离散傅里叶变换(discrete Fourier transform；简称：DFT)向量、或多个DFT向量的线性组合，或其他能够覆盖UE所在小区的BF权值。

然后，基站发送采用V_d加权后的探测信号T_d，可表示为：

式中的RF为天线个数。

UE接收到下行探测信号，表示为：

Y＝HV_dT_d+N₀

其中，Y表征UE接收的信号，H表征基站与UE间的信道，N₀为高斯噪声，S为经UE处理后的信号，θ为残留干扰，S的模运算值可以表征接收信号的强度，UE将超过门限值的强度对应的波束的接收信号强度反馈给基站。

基站根据UE反馈的标识构第一建特征矩阵：

其中，R_D即为第一特征矩阵，为第j个探测波束的BF权值，P_j为第j个探测波束对应的接收信号强度。

然后，基站根据特征矩阵R_D确定N_s个扫描波束的BF权值V_s，s取值范围为1～N_s，r＝diag(U^HR_DU)，r即为V1至V_Ns的集合，其中，U为DFT矩阵，其表达式为DFT＝FFT(eye(RF))，FFT为快速傅立叶变换(Fast Fourier Transformation；简称：FFT)运算，eye(RF)为生成RF×RF单位矩阵的运算。

然后，基站发送采用V_s加权的扫描信号T_s，实现通过N_S个第二宽度的波束发送扫描信号，扫描信号可表示为：

UE接收扫描信号，表示为：

Y＝HV_sT_s+N₀

然后将检测到的每个扫描信号的接收信号强度反馈给UE。

在一种实现方式中，基站直接确定最大信号接收强度对应的扫描信号的BF加权值为通信所用的第一波束的BF加权值。

在另一种实现方式中，基站基于UE反馈的接收信号强度构建第二特征矩阵R，R表示为：

然后，基站根据二阶信道特征向量方向确定第一波束的BF权值，即：

确定第一波束的权值为满足的V_j，V_j属于DFT向量。

然后，网络侧设备根据确定出的第一波束与UE进行数据传输。

进一步，网络侧设备在根据第一波束与UE进行数据传输的过程，对通信波束进行跟踪以及更新。对通信波束进行跟踪更新的过程与上述扫描阶段相同，区别仅在于基站构建第二特征矩阵时，除了用到当前最新获得的特征矩阵外，还需要利用之前获得的特征矩阵信息，表示为：

其中，α为滤波因子。

实施例2

基于相同的技术构思，本发明实施例2提供了一种确定通信波束的装置200，参见图4，装置200包括：

发送模块201，用于分别通过M个第一宽度的波束发送下行探测信号，M个第一宽度的波束中任意两个波束的主瓣方向不同，M不小于2；

接收模块202，用于接收用户设备UE返回的下行探测信号探测结果；

处理模块203，用于根据探测结果确定出N个第二宽度的波束，第二宽度小于第一宽度，N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围小于M个第一宽度的波束的集合的覆盖范围，N不小于2；

发送模块201，还用于分别通过N个第二宽度的波束发送下行扫描信号；

接收模块202，还用于接收UE返回的下行扫描信号的扫描结果；

处理模块203，用于根据扫描结果确定与UE进行数据传输的第一波束。

可选的，本发明实施例中，处理模块203，还用于：获得UE的信道变化信息；根据信道变化信息以及第一波束生成至少两个跟踪波束；

发送模块201，还用于分别通过至少两个跟踪波束发送下行跟踪信号；

接收模块202，还用于：接收UE返回的下行跟踪信号的跟踪结果；

处理模块203，还用于：根据UE返回的跟踪结果更新与UE进行数据传输的波束。

可选的，本发明实施例中，探测结果包括下行探测信号的最大接收信号强度的信息；

处理模块203，具体用于：从M个第一宽度的波束中确定与下行探测信号的最大接收信号强度对应的第二波束；根据第二波束确定出N个第二宽度的波束，其中，N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围对应第二波束的覆盖范围。

可选的，本发明实施例中，扫描结果包括下行扫描信号的接收信号强度的信息；

处理模块203，具体用于：从N个第二宽度的波束中确定与下行扫描信号的最大接收信号强度对应的波束，确定出的该波束为第一波束。

可选的，本发明实施例中，扫描结果包括下行扫描信号的接收信号强度的信息；

处理模块203，具体用于：根据每个第二宽度的波束对应的接收信号强度更新信道信息，并根据信道信息确定第一波束。

需要说明的是，上述发送模块201可以为发射器，上述接收模块202可以为接收器，上述处理模块203可以为处理器。另外，上述发送模块201与上述接收模块202可以集成在一起。

本实施例中的装置200与实施例1中的确定通信波束的方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法的实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施例中的装置200的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述了。

实施例3

基于相同的技术构思，本发明实施例3提供了一种确定通信波束的装置，该装置包括：

接收模块，用于接收网络侧设备通过第一宽度的波束发送的下行探测信号；

处理模块，用于生成下行探测信号的探测结果；

发送模块，用于向向网络侧设备返回探测结果，探测结果被网络侧设备用于确定N个第二宽度的波束，N不小于2；

接收模块，还用于：接收网络侧设备分别通过N个第二宽度的波束发送的下行扫描信号；

处理模块，还用于：生成下行扫描信号的扫描结果；

发送模块，还用于：向网络侧设备返回扫描结果，扫描结果被网络侧设备用于确定与确定通信波束的装置进行数据传输的第一波束。

可选的，本发明实施例中，接收模块，还用于：接收网络侧设备分别通过至少两个跟踪波束发送的下行跟踪信号；

处理模块，还用于：生成下行跟踪信号的跟踪结果；

发送模块，还用于：向网络侧设备返回跟踪结果，跟踪结果被网络侧设备 用于更新与确定通信波束的装置进行数据传输的波束。

可选的，本发明实施例中，探测结果包括下行探测信号的接收信号强度的信息。

可选的，本发明实施例中，扫描结果包括N个下行扫描信号中每个下行扫描信号的接收信号强度的信息。

本实施例3中的确定通信波束的装置与实施例1中的确定通信波束的方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法的实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施例中确定通信波束的装置的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述了。

实施例4

基于相同的技术构思，本发明实施例4提供了一种确定通信波束的设备300，参见图5，设备300包括：总线301，以及分别连接到总线301的处理器302、存储器303、收发机304。

其中，收发机304，用于与UE进行通信。

存储器303，用于存储指令。

处理器302用于执行存储器303存储的指令，以在执行指令时执行如下步骤：

指示收发机304分别通过M个第一宽度的波束发送下行探测信号，M个第一宽度的波束中任意两个波束的主瓣方向不同，M不小于2；

指示收发机304接收用户设备UE返回的下行探测信号的探测结果；

根据探测结果确定出N个第二宽度的波束，第二宽度小于第一宽度，N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围小于M个第一宽度的波束的集合的覆盖范围，N不小于2；

指示收发机304分别通过N个第二宽度的波束发送下行扫描信号；

根据UE返回的下行扫描信号的扫描结果确定与UE进行数据传输的第一波束。

可选的，本发明实施例中，处理器302在用于：根据UE返回的扫描结果确定与UE进行数据传输的第一波束之后，还用于：

获得UE的信道变化信息；

根据信道变化信息以及第一波束生成至少两个跟踪波束；

分别通过至少两个跟踪波束发送下行跟踪信号，并根据UE返回的下行跟踪信号的跟踪结果更新与UE进行数据传输的波束。

可选的，本发明实施例中，探测结果包括下行探测信号的最大接收信号强度的信息；

处理器302用于：根据探测结果确定出N个第二宽度的波束，具体为：

从M个第一宽度的波束中确定与下行探测信号的最大接收信号强度对应的第二波束；根据第二波束确定出N个第二宽度的波束，其中，N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围对应第二波束的覆盖范围。

可选的，本发明实施例中，扫描结果包括下行扫描信号的接收信号强度的信息；

处理器302用于：根据UE返回的下行扫描信号的扫描结果确定与UE进行数据传输的第一波束，具体为：

从N个第二宽度的波束中确定与下行扫描信号的最大接收信号强度对应的波束，确定出的所述波束为第一波束。

可选的，本发明实施例中，扫描结果包括下行扫描信号的接收信号强度的信息；

处理器302用于：根据UE返回的下行扫描信号的扫描结果确定与UE进行数据传输的第一波束，具体为：

根据每个第二宽度的波束对应的接收信号强度更新信道信息，并根据信道信息确定第一波束。

可选的，本发明实施例中，收发机304还包括若干个天线，通过对若干个天线的加权形成波束。

本实施例4中的设备300与实施例1中确定通信波束的方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法的实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施例中的设备300的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述了。

实施例5

基于相同的技术构思，本发明实施例5提供了一种确定通信波束的设备，包括：总线，以及分别连接到总线的处理器、存储器、收发机。

其中，上述收发机，用于与网络侧设备进行通信。

上述存储器，用于存储指令。

上述处理器用于执行上述存储器存储的指令，以在执行指令时执行如下步骤：

接收网络侧设备通过M个第一宽度的波束发送的下行探测信号中的至少一个下行探测信号，M不小于2；

向网络侧设备返回至少一个下行探测信号的探测结果，探测结果被网络侧设备用于确定N个第二宽度的波束，第二宽度小于第一宽度，N个第二宽度的波束的集合的覆盖范围小于M个第一宽度的波束的集合的覆盖范围，N不小于2；

接收网络侧设备分别通过N个第二宽度的波束发送的下行扫描信号；

向网络侧设备返回下行扫描信号的扫描结果，扫描结果被网络侧设备用于确定与确定通信波束的设备进行数据传输的第一波束。

可选的，本发明实施例中，处理器还用于：

指示收发机接收网络侧设备分别通过至少两个跟踪波束发送的下行跟踪信号，至少两个跟踪波束为网络侧设备根据信道变化信息以及第一波束所生成；

指示收发机向网络侧设备返回下行跟踪信号的跟踪结果，跟踪结果被网络侧设备用于更新与确定通信波束的设备进行数据传输的波束。

可选的，本发明实施例中，探测结果包括下行探测信号的接收信号强度的信息。

可选的，本发明实施例中，扫描结果包括N个下行扫描信号中每个下行扫描信号的接收信号强度的信息。

本实施例5中的确定通信波束的设备与实施例1中的确定通信波束的方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法的实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施例中的确定通信波束的设备的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述了。

需要说明的是，以上处理器可以是一个处理单元，也可以是多个处理单元的统称。例如，该处理器可以是中央处理器(Central Processing Unit；简称：CPU)，也可以是特定集成电路(Application Specific Intergrated Circuit；简称：ASIC)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路，例如：一个或多个微处理器(digital singnal processor；简称：DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array；简称：FPGA)。

存储器可以是一个存储装置，也可以是多个存储元件的统称，且用于存储可执行程序代码、居民接入网设备或终端运行所需要参数、数据等。且存储器可以包括随机存储器(Random-Access Memory；简称：RAM)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory；简称：NVM)，例如磁盘存储器，闪存(Flash)等。

总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture；简称：ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component；简称：PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry Standard Architecture；简称：EISA)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例中，网络侧设备先通过较宽波束扫描空间信道，确定出UE所在的大致空间范围，然后，采用窄波束在确定出的大致范围内进行扫描，进而根据扫描结果确定与UE通信的窄波束。与现有技术中通过窄波束遍历扫描整个空间信道的技术方案相比，本发明实施例提供的技术方案能够大幅减少信道扫描的时间，减少开销，提高系统的效率。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。