一种波束训练方法技术

本发明专利技术提出一种波束训练方法，包括：基站采用多个粗波束发送系统广播信息和同步信号；UE接收并比较来自多个粗波束的信号接收质量，选择其中信号接收质量最好的波束作为发现波束，反馈给所述基站；所述基站在所述UE接入后，在所述发现波束的覆盖范围内进行波束训练。本发明专利技术不仅能够高效完成信道接入，还能够有效的简化eNodeB与连接态UE之间的波束训练过程，快速完成与UE之间的最优波束训练。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及一种波束训练方法。
技术介绍
为了大幅度提高系统的频谱效率，MassiveMIMO技术已经成为第五代移动通信(The5thGeneration，简称5G)中的一项关键技术。MassiveMIMO技术通过在基站端配备大规模的天线阵列，利用空分复用的原理，同时服务多个用户。由于大规模天线阵列带来的巨大阵列增益和干扰抑制增益，能够成倍的提升小区的总谱效率和边缘用户频谱效率。在传统的LTE网络中，系统广播以及随机接入都是基于基站和用户端的全向或扇区化天线图样。用全向波束进行广播来保证小区中的所有用户都能够可靠的接收同步和系统广播信息。在随机接入过程中，eNodeB也会用全向天线来检测不同方向用户发送的Preamble信号。但是在MassiveMIMO系统中，大规模天线阵列形成的是高度定向的窄波束，在提升系统性能的同时会给广播信道和随机接入过程带来一定的影响。为了充分利用大规模天线的高阵列增益，需要通过波束训练的方式寻找eNodeB与UE之间的最优收发波束。MassiveMIMO会在基站端配备数百根天线的大规模阵列，为了获得高的波束赋形增益，MassiveMIMO形成的都是高度定向的窄波束，能够显著增加接收信号的信噪比。但是在数据传输之前需要通过波束训练等手段找到eNodeB与UE之间的最优收发波束。如果直接在全部可能的波束空间或波束方向上进行训练或搜索，会造成训练时间过长，CSI资源开销过大等问题。另外窄波束也会对广播信道和随机接入过程带来以下两个问题：对于广播信道而言：基站面向小区的所有用户进行广播，此时希望小区的所有用户都能够可靠的接收广播信息，尤其是对于小区边缘用户。但是，由于大规模天线阵列的窄波束无法像全向天线一样对整个小区进行覆盖，造成部分用户可能无法接收到eNodeB发送的同步和广播信息，从而对系统的性能和网络规划带来影响。对于随机接入而言：用户在初始接入或者切换时，无法知道与天线的最优的收发波束方向，从而对随机接入性能产生比较大的影响。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种波束训练方法，包括：基站采用多个粗波束发送系统广播信息和同步信号；UE接收并比较来自多个粗波束的信号接收质量，选择其中信号接收质量最好的波束作为发现波束，反馈给所述基站；所述基站在所述UE接入后，在所述发现波束的覆盖范围内进行波束训练。进一步地，所述粗波束满足以下条件：波束增益足够保证小区边缘用户可靠接收到同步和系统广播信息。进一步地，还包括，所述粗波束的波束宽度尽可能粗以减少覆盖整个区域的波束数。进一步地，所述区域为单基站小区或扇区。进一步地，所述UE在随机接入过程中将所述发现波束反馈给所述基站。进一步地，所述基站在采用多个粗波束发送系统广播和同步信号时还携带各波束的唯一标识，所述UE在确定发现波束后将所述发现波束的唯一标识反馈给所述基站。进一步地，所述基站在所述发现波束的覆盖范围内进行波束训练包括：基站在发现波束的覆盖范围内产生多个窄波束作为训练波束；所述UE反馈各训练波束的信道质量给所述基站；所述基站根据UE的反馈确定用于数据传输的波束。进一步地，所述多个窄波束的指向范围为：[θopt-Δ/2,θopt+Δ/2]，其中：θopt为发现波束的波束方向，Δ为发现波束的半功率波束宽度。进一步地，还包括：为各所述训练波束配置独立的CSI进程，所述UE通过不同的CSI进程上报各训练波束的CQI信息；基站选择具有最高CQI的CSI进程对应的波束作为数据传输的最佳波束。本专利技术用于MassiveMIMO系统中的波束训练，不仅可以让用户高效快速的完成信道接入，还可以有效的减少UE与eNodeB之间训练的波束数，在降低参考信道开销的同时快速完成波束训练。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提出方法的基本处理框图；图2为实施例中多波束系统广播示意图；图3为实施例中基于CSIProcess的波束训练示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例中提出一种波束训练方法，如图1所示，包括：基站采用多个粗波束发送系统广播信息和同步信号；UE接收并比较来自多个粗波束的信号接收质量，选择其中信号接收质量最好的波束作为发现波束，反馈给所述基站；所述基站在所述UE接入后，在所述发现波束的覆盖范围内进行波束训练。上述方法中，UE不仅能够高效完成信道接入，还能够有效的简化eNodeB与连接态UE之间的波束训练过程，快速完成与UE之间的最优波束训练。在一个可选实施例中，粗波束满足以下条件：波束增益足够保证小区边缘用户可靠接收到同步和系统广播信息。在一个可选实施例中，还包括，所述粗波束的波束宽度尽可能粗以减少覆盖整个区域的波束数。在一个可选实施例中，区域为单基站小区或扇区。在一个可选实施例中，UE在随机接入过程中将所述发现波束反馈给所述基站。在一个可选实施例中，基站在采用多个粗波束发送系统广播和同步信号时还携带各波束的唯一标识，所述UE在确定发现波束后将所述发现波束的唯一标识反馈给所述基站。在一个可选实施例中，基站在所述发现波束的覆盖范围内进行波束训练包括：基站在发现波束的覆盖范围内产生多个窄波束作为训练波束；所述UE反馈各训练波束的信道质量给所述基站；所述基站根据UE的反馈确定用于数据传输的波束。在一个可选实施例中，多个窄波束的指向范围为：[θopt-Δ/2,θopt+Δ/2]，其中：θopt为发现波束的波束方向，Δ为发现波束的半功率波束宽度。在一个可选实施例中，还包括：为各所述训练波束配置独立的CSI进程，所述UE通过不同的CSI进程上报各训练波束的CQI信息；基站选择具有最高CQI的CSI进程对应的波束作为数据传输的最佳波束。实施例：本专利技术将波束训练分配到UE接入过程与接入之后进行。首先，在发送系统广播时，eNodeB会采用相对较粗的波束进行系统广播。用户接收系统广播和随机接入过程中，会发现eNodeB关于该UE的最优广播波束，称为发现波束。UE在通过随机接入进入连接态之后，可以在发现波束的基础上进行进一步的波束训练。如图2所示，在eNodeB端配备扇区化的大规模天线阵列。为了保证小区边缘的用户能够可靠的接收到系统广播信息，需要采用图中所示的定向波束发送系统广播信息，同时为了对整个扇区用户进行覆盖，eNobeB需要N(图中N＝5)个不同方向的波束同时或轮询的发送同步和系统广播信息。为了使覆盖扇区的所有用户都能够可靠的接收到eNodeB发送的同步和系统信息，可以按照波束扫描的方式周期性重复的发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波束训练方法，其特征在于，包括：基站采用多个粗波束发送系统广播信息和同步信号；UE接收并比较来自多个粗波束的信号接收质量，选择其中信号接收质量最好的波束作为发现波束，反馈给所述基站；所述基站在所述UE接入后，在所述发现波束的覆盖范围内进行波束训练。

【技术特征摘要】
1.一种波束训练方法，其特征在于，包括：基站采用多个粗波束发送系统广播信息和同步信号；UE接收并比较来自多个粗波束的信号接收质量，选择其中信号接收质量最好的波束作为发现波束，反馈给所述基站；所述基站在所述UE接入后，在所述发现波束的覆盖范围内进行波束训练。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗波束满足以下条件：波束增益足够保证小区边缘用户可靠接收到同步和系统广播信息。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括，所述粗波束的波束宽度尽可能粗以减少覆盖整个区域的波束数。4.根据权利要求3所述的方法，所述区域为单基站小区或扇区。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述UE在随机接入过程中将所述发现波束反馈给所述基站。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站在采用多个粗波束发送系统广播和同步信号时还...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兵朝，孙鹏，周欢，
申请(专利权)人：北京信威通信技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11