一种波束传输方法及相关设备与流程
本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种波束传输方法及相关设备。
背景技术：
无线移动通信系统在低频段可利用的频谱资源受限，在高频段有大量的频谱资源可以被利用来进行数据传输，如在波频段及thz频段有几十ghz的可利用带宽。因此，在第五代移动通信技术(5th-generation，5g)新无线(newradio，nr)系统中已经采用了毫米波频段来实现高速的数据传输，来满足未来新型业务需求。为了满足这些超高传输速率的要求，未来的移动通信系统将会使用更多的高频段频谱资源。在高频段系统中，如何获得用户的信道信息来实现接收端和发射端的波束对齐和数据传输将变得至关重要。但是，现有技术方案完成波束对齐的效率低，导致接入效率低，数据传输性能不高。
技术实现要素：
本申请实施例提供一种波束传输方法及相关设备，可以提高接入效率，提高数据传输性能。
第一方面，本申请实施例提供了一种波束传输方法，包括：终端设备向网络设备发送至少一组空间采样信息，每组空间采样信息包括网络设备的发射波束的标识、终端设备的接收波束的标识、发射波束和接收波束之间的波束对增益、信号传输时延、空间位置和移动速度中的至少一项，至少一组空间采样信息用于网络设备确定波束成型矢量，波束成型矢量用于与终端设备进行通信。
通过多个终端设备在覆盖区域内的随机分布及长时统计来获取空间采样信息，使得收集的空间采样信息更加真实有效，从而提高了重建信道模型的准确性。并且基于重建后的信道模型确定网络设备的发射波束，并通过发射波束进行数据传输，不仅提高了接入网络的效率，而且提高数据传输的性能。
在一种可能的设计中，空间采样信息为第一类空间数据或第二类空间数据，波束成型矢量包括第一波束成型矢量和第二波束成型矢量，第一类空间数据为网络设备和终端设备均采用波束赋形采集到的数据，第二类空间数据为网络设备采用波束赋形采集到的数据，第一类空间数据用于确定第一波束成型矢量，第二类空间数据用于确定第二波束成型矢量。通过使用不同的方式对不同类型的空间采样信息进行重构，基于重构信道计算网络设备的发射波束，提高发射波束的准确性。
在另一种可能的设计中，终端设备接收网络设备通过第一波束成型矢量或第二波束成型矢量发送的系统信息块，系统信息块包括功率因子；根据功率因子，调整上行发送功率。通过调整上行发送功率，提高了接入网络的成功率，减少了用户多次上行尝试接入网络的等待时间。
在另一种可能的设计中，调整上行发送功率为待接入用户调整向网络设备发起接入时的发送功率。
在另一种可能的设计中，当所述终端设备的移动速度小于预设阈值时，所述终端设备与所述网络设备通过所述第一波束成型矢量进行通信；当所述终端设备的移动速度不小于所述预设阈值、或所述终端设备为待接入用户、或所述终端设备不支持波束赋形时，所述终端设备与所述网络设备通过所述第二波束成型矢量进行通信。对于不同的用户，采用不同的波束矢量进行通信，提高了数据传输的性能。
在另一种可能的设计中，如果终端设备存在多个天线，则终端设备可以接收到两个波束上传输的下行信号。此时，终端设备可以发送上行接入信号，而无需进行发射功率增强。如果终端设备只有一个天线，则终端设备可能在ssb内预定义的部分(如奇数位)正交频分复用ofdm符号上无法检测下行信号，只可能在ssb内预定义的其它部分(如偶数位)ofdm符号上检测到下行信号。在这种场景下，终端设备可以根据系统信息块中所包括的功率因子来配置自己的上行发射功率，保证网络设备可以成功接收自己的上行信号。
第二方面，本申请实施例提供了一种波束传输方法，包括：网络设备接收多个终端设备发送的多组空间采样信息，每组空间采样信息包括网络设备的发射波束的标识、终端设备的接收波束的标识、发射波束和接收波束之间的波束对增益、信号传输时延、空间位置和移动速度中的至少一项；根据多组空间采样信息，确定网络设备的波束成型矢量，波束成型矢量用于与终端设备进行通信。
通过多个终端设备在覆盖区域内的随机分布及长时统计来获取空间采样信息，使得收集的空间采样信息更加真实有效，从而提高了重建信道模型的准确性。并且基于重建后的信道模型确定网络设备的发射波束，并通过发射波束进行数据传输，不仅提高了接入网络的效率，而且提高数据传输的性能。
在一种可能的设计中，多组空间采样信息包括第一类空间数据和第二类空间数据，波束成型矢量包括第一波束成型矢量和第二波束成型矢量，第一类空间数据为网络设备和终端设备均采用波束赋形采集到的数据，第二类空间数据为网络设备采用波束赋形采集到的数据，第一类空间数据用于确定第一波束成型矢量，第二类空间数据用于确定第二波束成型矢量。通过使用不同的方式对不同类型的空间采样信息进行重构，基于重构信道计算网络设备的发射波束，提高发射波束的准确性。
在另一种可能的设计中，网络设备通过第一波束成型矢量或第二波束成型矢量向终端设备发送系统信息块，系统信息块包括功率因子，功率因子用于终端设备调整上行发送功率。通过调整上行发送功率，提高了接入网络的成功率，减少了用户多次上行尝试接入网络的等待时间。
在另一种可能的设计中，调整上行发送功率为待接入用户调整向网络设备发起接入时的发送功率。
在另一种可能的设计中，当终端设备的移动速度小于预设阈值时，网络设备通过第一波束成型矢量与终端设备进行通信；当终端设备的移动速度不小于预设阈值、或终端设备的用户为待接入用户、或所述终端设备不支持波束赋形时，网络设备通过第二波束成型矢量与终端设备进行通信。对于不同的用户类型，使用不同的波束成型矢量与终端设备进行通信，提高了数据传输的性能。
在另一种可能的设计中，网络设备从多组空间采样信息中获取在同一个空间位置处采集到的至少一组空间采样信息；根据至少一组空间采样信息，确定在同一个空间位置处的波束成型矢量。
在另一种可能的设计中，网络设备根据至少一组空间采样信息，确定在同一个空间位置处的合成信道矩阵；根据合成信道矩阵，确定在同一个空间位置处的波束成型矢量。通过合成信道矩阵确定波束成型矢量，提高系统部署效率。
在另一种可能的设计中，网络设备获取至少一组空间采样信息中的每组空间采样信息对应的发射波束的第一波束矢量和接收波束的第二波束矢量；根据第一波束矢量、第二波束矢量和至少一组空间采样信息，确定在同一个空间位置处的合成信道矩阵。通过采集到的空间采样信息建立信道模型，提高了信道模型的准确性。
第三方面，本申请实施例提供了一种波束传输装置，该波束传输装置被配置为实现上述第一方面中的终端设备所执行的方法和功能，由硬件/软件实现，其硬件/软件包括与上述功能相应的模块。
第四方面，本申请实施例提供了一种波束传输装置，该波束传输装置被配置为实现上述第二方面中网络设备所执行的方法和功能，由硬件/软件实现，其硬件/软件包括与上述功能相应的模块。
第五方面，本申请实施例提供了一种终端设备，包括：处理器、存储器和通信总线，其中，通信总线用于实现处理器和存储器之间连接通信，处理器执行存储器中存储的程序用于实现上述第一方面的步骤。
在一个可能的设计中，本申请提供的终端设备可以包含用于执行上述方法设计中终端设备的行为相对应的模块。模块可以是软件和/或是硬件。
第六方面，本申请实施例提供了一种网络设备，包括：处理器、存储器和通信总线，其中，通信总线用于实现处理器和存储器之间连接通信，处理器执行存储器中存储的程序用于实现上述第二方面提供的步骤。
在一个可能的设计中，本申请提供的网络设备可以包含用于执行上述方法设计中网络设备的行为相对应的模块。模块可以是软件和/或是硬件。
第七方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得上述各方面的方法被执行。
第八方面，本申请提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得上述各方面的方法被执行。
第九方面，本申请提供了一种芯片，包括处理器，用于从存储器中调用并运行存储器中存储的指令。
第十方面，本申请提供了一种通信系统，包括至少一个终端设备和至少一个网络设备，其中，终端设备执行上述第一方面中的终端设备所执行的方法和功能，网络设备执行上述第二方面中的网络设备所执行的方法和功能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1是本申请实施例提供的一种通信系统的架构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种传输场景的示意图；
图3是本申请实施例提供的一种信道衰减特性的示意图；
图4是本申请实施例提供的一种波束对齐的示意图；
图5是本申请实施例提供的一种波束传输方法的流程示意图；
图6是本申请实施例提供的一种单个小区多用户多波束传输场景的示意图；
图7是本申请实施例提供的一种多小区联合采集的示意图；
图8是本申请实施例提供的一种波束传输方式的示意图；
图9是本申请实施例提供的另一种波束传输方式的示意图；
图10是本申请实施例提供的另一种波束传输方式的示意图；
图11是本申请实施例提供的另一种波束传输方式的示意图；
图12是本申请实施例提供的一种波束传输装置的结构示意图；
图13是本申请实施例提供的另一种波束传输装置的结构示意图；
图14是本申请实施例提出的一种终端设备的结构示意图；
图15是本申请实施例提出的一种网络设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。
如图1所示，图1是本申请实施例提供的一种通信系统100的架构示意图。该通信系统100可以包括网络设备110和终端设备101～终端设备106。应理解，可以应用本申请实施例的方法的通信系统100中可以包括更多或更少的网络设备或终端设备。网络设备或终端设备可以是硬件，也可以是从功能上划分的软件或者以上二者的结合。网络设备与终端设备之间可以通过其他设备或网元通信。在该通信系统100中，网络设备110可以向终端设备101～终端设备106发送下行数据。当然，终端设备101～终端设备106也可以向网络设备110发送上行数据。网络设备可以是用于与终端设备通信的设备，可以为高频基站(basestation,bs)或者下一代通信系统的基站，也可以为接入点、中继节点、基站收发台(basetransceiverstation，bts)、节点b(nodeb，nb)、演进型节点(evolvednodeb，enb)或5g基站(nextgenerationnodeb，gnb)，指在空中接口上通过一个或多个扇区与无线终端进行通信的接入网络中的设备。通过将已接收的空中接口帧转换为ip分组，网络设备可以作为无线终端和接入网络的其余部分之间的路由器，接入网络可以包括因特网协议网络。终端设备101～终端设备106可以是蜂窝电话、智能电话、便携式电脑、手持通信设备、手持计算设备、卫星无线电装置、全球定位系统、掌上电脑(personaldigitalassistant，pda)和/或用于在无线通信系统100上通信的任意其它适合设备等等。通信系统100可以采用公共陆地移动网络(publiclandmobilenetwork，plmn)、设备到设备(device-to-device，d2d)网络、机器到机器(machinetomachine，m2m)网络、物联网(internetofthings，iot)、车联网或者其他网络。此外，终端设备104～终端设备106也可以组成一个通信系统。在该通信系统中，终端设备105可以发送下行数据给终端设备104或终端设备106。在本申请实施例中，终端设备可以用于完成空间数据的采集和上报。网络设备可以用于对收集到的数据进行处理、分析和标记，并根据用户采集的组空间采样信息来完成信道信息的重构和基站端发射波束的设计。
如图2所示，图2是本申请实施例提供的一种传输场景的示意图。网络设备(例如bs)可以利用基于大规模天线阵列的波束赋型技术提高链路增益和复用增益，为覆盖区域内多个用户提供服务。传输场景中存在各种反射物和遮挡物，例如树、建筑物等。本申请实施例中的传输场景包括视距传输场景(lineofsight，los)和非视距传输场景(non-lineofsight,nlos)。网络设备提供服务的用户可以是静止的，也可以是移动的。网络设备为用户提供高速、稳定的数据服务。
高频段可利用的频谱资源非常丰富，但是高频通信系统在实际部署时仍将面临很多潜在的巨大挑战，例如高频信号播路径能量衰减大，信号传播方向性强等特性。信号大尺度衰减会随着工作频段上升而进一步恶化，如下公式所示：
其中，fc为工作频率，c为光速，m表示长度单位米。如图3所示，图3是本申请实施例提供的一种高频信号信道大尺度衰减特性的示意图。在全向天线配置下，140ghz信号比28ghz信号的大尺度衰减增加了9.3db。为了改善高频段的大尺度路径衰减带来的信号传播能量的损耗，高频通信系统在发射端和接收端都配置了大规模天线系统来实现收发波束赋型传输。当天线有小孔径相同时，高频信号波长短，更容易采用更大规模的阵列，形成更窄的波束。如图3所示，在采用大规模天线整列后，高频信号的路径损耗得到了很好的改善。因此，在高频通信系统中，如何获得用户的信道信息来实现接收端和发射端的波束对齐实现数据传输变得至关重要。
为了充分利用毫米波频段，5gnr系统设计了灵活的空口方案，通过不同空口方案参数的配置，实现各种场景下的网络设备与终端设备之间的发射波束和接收波束的对齐。基于系统工作频段，网络设备可以配置最多有64个波束，采用波束扫描或多波束分组扫描的方式来实现网络设备与终端设备之间的发射波束和接收波束的对齐、以及获取等效信道信息。
如图4所示，图4是本申请实施例提供的一种波束对齐的示意图。在网络设备采用波速扫描的方式的情况下，网络设备在时域上采用时分复用方式进行逐波束或逐波束组进行扫描，提高毫米波小区的覆盖。网络设备可以通过不同的波束下发广播信道、同步信息等系统信息。终端设备可以通过检测不同波束上的下行信号来选择网络设备的发射波束和自己的接收波束，完成网络设备的发射波束和终端设备的接收波束的对齐。同理，在终端设备采用波速扫描的方式的情况下，网络设备可以选择终端设备发射波束与网络设备的接收波束进行对齐。在波束对齐的基础上完成等效信道信息的测量，并进行资源的调度和数据的传输。
但是，上述波束对齐方案存在如下缺点：(1)基于单波束或改进的多波束方式都需要较长的时间周期来完成波束对齐。在基于对齐波束的基础上完成等效信道信息的测量，整个信道信息获取方式时间周期长。并且，对齐波束很难支持高速率、低延时业务的传输。(2)当用户移动过程中受到物体遮挡或用户受到移动物体遮挡时，重建链路实现波束对齐及恢复数据传输需要等待的时间较长，导致速率不稳定，高频系统整体性能下降，无法保障在非视距环境下的数据传输速率。(3)当用户处于高速移动过程中，该方案很难实现网络设备和终端设备的波束对齐，造成波束对齐的消耗时间很长，数据传输性能下降。因此该方案很难支持高速移动场景下的数据传输。为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了如下解决方案。
如图5所示，图5是本申请实施例提供的一种波束传输方法的流程示意图。本申请实施例中的步骤至少包括：
s501，网络设备接收多个终端设备发送的多组空间采样信息，每组所述空间采样信息包括所述网络设备的发射波束的标识、所述终端设备的接收波束的标识、所述发射波束和所述接收波束之间的波束对增益、信号传输时延、空间位置和移动速度中的至少一项。
具体实现中，可以将网络设备覆盖范围划分为多个采样空间。在一个采样空间内的多个终端设备可以向网络设备上报空间采样信息。或者，在一个采样空间内的某个终端设备也可以按照预设的时间间隔上报空间采样信息。其中，所述空间位置可以为一个采样空间或某个采样空间内的一个采样点。
例如，如图6所示，图6是本申请实施例提供的一种单个小区多用户多波束传输场景的示意图。在实际场景部署中，单个小区(bs#1)覆盖范围是有限的。基站bs#1利用获得的地理信息对自己所在的覆盖区域进行空间划分得到多个采样空间。如图6中的虚线所示，不同的用户可以分布在不同的采样空间内，不同的用户也可以分布在同一个采样空间内，同一个用户在不同的时间点也可以位于不同的采样空间内。应理解，图6中的中所有用户分布在同一个平面上，本申请实施例的方案也可以应用到三维分布场景中。
在部署初期，网络设备可以与网络设备覆盖范围内的多个终端设备按照5gnr的波束训练方案，完成网络设备和终端设备之间的发射波束和接收波束的对齐。5gnr的波束训练包括三种基本方式或三种基本方式的组合。第一种基本方式，网络设备的发射波束固定，终端设备采用波束扫描方式进行网络设备的发射波束和终端设备的接收波束的对齐。第二种基本方式，终端设备的发射波束固定，网络设备进行波束扫描，完成终端设备的发射波束和网络设备的接收波束的对齐。第三种基本方式，网络设备和终端设备均使用波束扫描方式，完成上下行传输的收发波束对齐。
在完成波束对齐之后，网络设备可以对不同的发射波束和接收波束对进行标记，如(αω，β3-ω，γω，τ，d，ν)，其中，αω表示网络设备的波束序号，β3-ω表示终端设备的波束序号，γω表示波束对增益，τ表示信号传输时延，d表示用户的空间位置，ν表示移动速度等信息。参数ω∈{1,2}，ω＝1表示发射波束，ω＝2表示接收波束。参数γ1表示下行传输波束产生的信道增益，γ2表示上行传输时波束对产生的等效信道增益；如果α＝0表示不考虑网络设备的波束的采样数据，β＝0表示不考虑终端设备的波束的采样数据。
在本申请实施例中，网络设备可以通过测量方式获取覆盖区域内不同的空间采样信息，也可以接收终端设备反馈的不同的空间采样信息。由于用户的时间随机性和位置随机性，在不同的时间点，用户可能位于不同的采样空间。网络设备可以按照预设周期统计多个终端设备反馈的不同的空间采样信息，完成对覆盖范围进行充分采样和数据收集，这样可快速实现对覆盖区域内的空间采样信息的深度感知。其中，预设周期可以设置较长。
由于终端设备配置的天线数目可能不同，因此通过采用波束赋型可以获得不同的波束增益。网络设备接收到的空间采样信息可以包括第一类空间数据和第二类空间数据，第一类空间数据为(αω，β3-ω，γω，τ，d，ν)，表示所述网络设备和所述终端设备均采用波束赋形进行数据采集，各个参数的含义上面已指出。第二类空间数据为(αω，0，γω，τ，d，ν)，即β＝0，表示网络设备采用波束赋形进行数据采集，而终端设备未采用波束赋形进行数据采集。对于第二类空间数据，网络设备可以向终端设备发送配置信息，该配置信息用于通知用户上报第二类空间数据。可选的，网络设备可以通过无线资源控制(radioresourcecontrol，rrc)信令或媒体接入控制层(mediaaccesscontrol，mac)控制单元(controlelement，ce)向终端设备发送配置信息，也可以通过下行控制信道(downlinkcontrolinformation，dci)向终端设备发送配置信息。
可选的，网络设备可以通过多个小区联合方式获取多组空间采样信息。在多个小区联合方式下，协作获取覆盖区域内的空间采样信息，可以提高信息采集的精度。包括：通过多个小区联合环境感知可以提高用户的空间定位精度，提高采集到空间采样信息的有效性和空间分辨率。通过多个小区联合方式可以有效分辨覆盖空间内的los场景和nlos场景，提高移动用户的识别精度。
进一步的，网络设备可以根据终端设备上报的两组空间采样信息中的空间位置和发射波束的标识，确定los场景和nlos场景。当两次上报的空间位置之间的差值小于预设阈值、且两次上报的发射波束的标识不同时，则该终端设备所在的空间点存在遮挡，发生了los和nlos场景的转换及波束的跳变。
例如，如图7所示，图7是本申请实施例提供的一种多小区联合采集的示意图。以ueg#2为例。采样空间ueg#2内包括相邻的多个用户，如ueg#2-1用户和ueg#2-2用户。ueg#2-1的终端设备与bs#2波束对齐，向bs#2上报空间采样信息，ueg#2-2的终端设备与bs#3波束对齐，向bs#3上报空间采样信息。对于ueg#2-1用户和ueg#2-2用户，可以通过如下规则判断los及nlos情况。
|dueg#2-1-dueg#2-2|<ε(2)
αueg#2-1≠αueg#2-2(3)
其中，dueg#2-1表示第一用户上报的空间位置，dueg#2-2表示第二用户上报的空间位置。αueg#2-1表示第一用户上报的网络设备的发射波束的标识，αueg#2-2表示第二用户上报的网络设备的发射波束的标识。第一用户和第二用户位于同一个采样空间ueg#2内。
基于多个小区联合方式和波束传输方案可以更好的实现用户跟踪和数据传输。多个小区联合方式的波束对齐和跟踪，需要在多个小区之间共享单个小区收集到的空间采样信息，小区间数据的共享格式需要定义，在单个小区标记的空间采样信息上，再标记收集该空间采样信息的小区。
s502，网络设备根据所述多组空间采样信息，确定所述网络设备的波束成型矢量，所述波束成型矢量用于与所述终端设备进行通信。
首先，网络设备可以根据所述至少一组空间采样信息，确定在所述同一个空间位置处的合成信道矩阵；进一步的，网络设备可以获取所述至少一组空间采样信息中的每组空间采样信息对应的所述发射波束的第一波束矢量和所述接收波束的第二波束矢量；根据所述第一波束矢量、所述第二波束矢量和所述至少一组空间采样信息，确定在所述同一个空间位置处的所述合成信道矩阵。
需要说明的是，在重构用户信道时，网络设备使用不同的方式对不同类型的空间采样信息进行重构，然后基于重构信道计算网络设备的发射波束。
对于第一类空间数据。如果某一空间位置di，bs#1获得的有效标记数据集合的大小为li,则bs#1对该空间位置的合成信道矩阵
对于第二类空间数据。如果某一空间位置di，bs#1获得的有效标记数据集合的大小为ni,则bs#1对该空间位置的合成信道矩阵
需要说明的是，上述公式都没有区分los下的波束对及nlos下的波束。公式(5)重构的合成信道矩阵不是真实的等效用户信道信息，这种构造方法主要是与公式(4)的构造的合成信道矩阵保持一致，便于用统一算法计算网络设备的发射波束或接收波束。
然后，网络设备可以根据所述合成信道矩阵，确定在所述同一个空间位置处的所述波束成型矢量。进一步的，网络设备可以从所述多组空间采样信息中获取在同一个空间位置处采集到的至少一组空间采样信息；然后根据所述至少一组空间采样信息，确定在所述同一个空间位置处的所述波束成型矢量。例如，可以按照如下公式计算波束成型矢量。
其中，svd表示对合成信道矩阵
μ＝λ1,1/λ2,1(7)
其中，所述波束成型矢量包括第一波束成型矢量和第二波束成型矢量，所述第一波束成型矢量是由所述第一类空间数据确定的，所述第二波束成型矢量是由所述第二类空间数据确定的。例如：
fx(di)＝vx(:,1)(8)
其中，v(:,1)表示取矩阵vx的第一列元素。f1(di)表示根据所述第一类空间数据确定的第一波束成型矢量，f2(di)表示根据所述第二类空间数据确定的第二波束成型矢量。fx(di)是一个一维矢量，向量的长度等于发射端天线的个数。
可选的，在确定波束成型矢量之后，对于小区内不同类型的用户，网络设备可以选择不同的波束成型矢量与终端设备进行通信。包括：
第一种情况：当所述终端设备的移动速度小于预设阈值时，所述网络设备通过所述第一波束成型矢量与所述终端设备进行通信。其中，预设阈值可根据通信场景或传输业务的变化预定义为一个标量或一个向量，如[3km/h,5km/h,10km/h,15km/h,30km/h]中的一个或一个子集。例如，在网络设备覆盖范围内的某一个空间位置处，对于静止的用户、正在通信的用户或正在通信且低速移动的用户，网络设备可以使用f1(di)与终端设备进行通信。终端设备的接收波束由可以由用户自行选择。第一波束成型矢量用于控制信道和数据信道，在这种情况下，终端设备需要支持波束赋形。
可选的，当网络设备使用第一波束成型矢量与终端设备进行通信，可以在一个传输周期内向终端设备发送一个或多个系统信息块ssb或、一个或多个物理广播同步信道块(physicalbroadcastsynchronouschannelblock，pbschblock)。其中，传输周期可以是基于用户配置的。如图8所示，网络设备可以在一个传输周期内向终端设备发送一个系统信息块或一个物理广播同步信道块。又如图9所示，网络设备可以在一个传输周期内向终端设备发送多个ssb或多个pbschblock。
第二种情况：当所述终端设备的移动速度不小于所述预设阈值、或所述终端设备为待接入用户、或所述终端设备不支持波束赋形时，网络设备可以通过所述第二波束成型矢量与所述终端设备进行通信。当然，网络设备也可以通过所述第一波束成型矢量和/或所述第二波束成型矢量与所述终端设备进行通信。例如，通过第一波束成型矢量和第二波束成型矢量向终端设备发送系统信息块。需要指出的是，在这种情况下，由于终端设备移动速度较快，因此波束赋形相对较为困难，所以一般还是采用第二波束成型矢量进行通信，但并不意味着不能采用第一波束成型矢量，具体应用中究竟采用哪一种波束成型矢量，这里并不加以限定。其中，预设阈值可根据通信场景或传输业务的变化预定义为一个标量或一个向量，如[3km/h,5km/h,10km/h,15km/h,30km/h]中的一个或一个子集。例如，在网络设备覆盖范围内的某一个空间位置处，对于待接入的用户，网络设备可以使用波束对{f1(di)，f2(di)}与终端设备进行通信。
可选的，当网络设备使用第二波束成型矢量与终端设备进行通信，可以在一个传输周期内向终端设备发送一个或多个系统信息块ssblock、或一个或多个物理广播同步信道块。传输周期可以是基于用户配置的。如图10所示，网络设备可以在一个传输周期内向终端设备发送一个系统信息块或一个物理广播同步信道块。又如图11所示，网络设备可以在一个传输周期内向终端设备发送多个ssb或多个pbschblock。
网络设备可以通过所述第一波束成型矢量或所述第二波束成型矢量向所述终端设备发送系统信息块，所述系统信息块包括功率因子，所述功率因子用于所述终端设备调整上行发送功率。其中，所述调整上行发送功率为待接入用户调整向所述网络设备发起接入时的发送功率。其中，待接入用户可以为初始接入网络的用户、由空闲态(idle)转向激活态的用户(active)、由节能态(eco)转向激活态的用户、或进行小区或网络切换的用户及其它新型连接状态间发生转变的用户等等。
对于待接入的用户，网络设备可以使用波束对{f1(di)，f2(di)}和相应的功率分配策略与终端设备进行通信。网络设备在ssb内使用成对波束(两个波束传输的信号相同，属于分集传输)发送下行信号。如果终端设备存在多个天线，则终端设备可以接收到两个波束上传输的下行信号。此时，终端设备可以发送上行接入信号，而无需进行发射功率增强。如果终端设备只有一个天线，则终端设备可能在ssb内预定义的部分(如奇数位)正交频分复用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，ofdm)符号上检测不到下行信号，只可能在ssb内的预定义的其它部分(如偶数位)ofdm符号上检测到下行信号。在这种场景下，终端设备可以根据系统信息块中所包括的功率因子来配置自己的上行发射功率，保证网络设备可以成功接收自己的上行接入信号。
例如，如图10和图11所示，波束对可以表示如下：
{ρ0×f1(di)，ρ0×μ×f2(di)}(9)
其中，ρ0表示ssblock的发射功率，μ如公式(7)所述。
可选的，波束对{f1(di)，f2(di)}中波束的相对位置可以是预先定义的，两类波束与ssb内资源的对应关系可以是系统默认配置、或系统通过隐式的方式或显式的方式通知用户。例如，奇数ofdm符号用于传输f1(di)，偶数ofdm符号用于传输f2(di)。可选的，偶数ofdm符号用于传输f1(di)，奇数ofdm符号用于传输f2(di)。如果用户在奇数ofdm检查到系统信息，则用户可使用波束赋型技术接入网络。如果用户在偶数ofdm检查到系统信息，则用户可以使用系统信息中所包含的功率因子或预先定义的功率因子进行上行功率调整，然后进行网络接入。减少了用户多次上行尝试接入网络的等待时间。
在本申请实施例中，通过多个终端设备在覆盖区域内的随机分布及长时统计来获取空间采样信息，使得收集的空间采样信息更加真实有效，从而提高了重建信道模型的准确性。并且基于重建后的信道模型确定网络设备的发射波束，并通过发射波束进行数据传输，不仅提高了接入网络的效率，而且提高数据传输的性能。
上述详细阐述了本申请实施例的方法，下面提供了本申请实施例的装置。
请参见图12，图12是本申请实施例提供的一种波束传输装置的结构示意图，该波束传输装置可以包括发送模块1201，接收模块1202和处理模块1203。其中，各个模块的详细描述如下。
发送模块1201，用于向网络设备发送至少一组空间采样信息，每组所述空间采样信息包括所述网络设备的发射波束的标识、所述终端设备的接收波束的标识、所述发射波束和所述接收波束之间的波束对增益、信号传输时延、空间位置和移动速度中的至少一项，所述多组空间采样信息用于所述网络设备确定波束成型矢量，所述波束成型矢量用于与所述终端设备进行通信。
其中，所述空间采样信息为第一类空间数据或第二类空间数据，所述波束成型矢量包括第一波束成型矢量和第二波束成型矢量，所述第一类空间数据为所述网络设备和所述终端设备均采用波束赋形采集到的数据，所述第二类空间数据为所述网络设备采用波束赋形采集到的数据，所述第一类空间数据用于确定所述第一波束成型矢量，所述第二类空间数据用于确定所述第二波束成型矢量。
可选的，接收模块1202，用于接收所述网络设备通过所述第一波束成型矢量或所述第二波束成型矢量发送的系统信息块，所述系统信息块包括功率因子；
处理模块1203，用于根据所述功率因子，调整上行发送功率。
其中，所述调整上行发送功率为待接入用户调整向所述网络设备发起接入时的发送功率。
可选的，处理模块1203，用于当所述终端设备的移动速度小于预设阈值时，与所述网络设备通过所述第一波束成型矢量进行通信；当所述终端设备的移动速度不小于所述预设阈值、或所述终端设备为待接入用户、或所述终端设备不支持波束赋形时，与所述网络设备通过所述第二波束成型矢量进行通信。
需要说明的是，各个模块的实现还可以对应参照图5所示的方法实施例的相应描述，执行上述实施例中终端设备所执行的方法和功能。
请参见图13，图13是本申请实施例提供的一种波束传输装置的结构示意图，该波束传输装置可以包括接收模块1301，处理模块1302和发送模块1303。其中，各个模块的详细描述如下。
接收模块1301，用于接收多个终端设备发送的多组空间采样信息，每组所述空间采样信息包括所述网络设备的发射波束的标识、所述终端设备的接收波束的标识、所述发射波束和所述接收波束之间的波束对增益、信号传输时延、空间位置和移动速度中的至少一项；
处理模块1302，用于根据所述多组空间采样信息，确定所述网络设备的波束成型矢量，所述波束成型矢量用于与所述终端设备进行通信。
其中，所述多组空间采样信息包括第一类空间数据和第二类空间数据，所述波束成型矢量包括第一波束成型矢量和第二波束成型矢量，所述第一类空间数据为所述网络设备和所述终端设备均采用波束赋形采集到的数据，所述第二类空间数据为所述网络设备采用波束赋形采集到的数据，所述第一类空间数据用于确定所述第一波束成型矢量，所述第二类空间数据用于确定所述第二波束成型矢量。
可选的，发送模块1303，还用于通过所述第一波束成型矢量或所述第二波束成型矢量向所述终端设备发送系统信息块，所述系统信息块包括功率因子，所述功率因子用于所述终端设备调整上行发送功率。
其中，所述调整上行发送功率为待接入用户调整向所述网络设备发起接入时的发送功率。
可选的，处理模块1302，还用于当所述终端设备的移动速度小于预设阈值时，通过所述第一波束成型矢量与所述终端设备进行通信；当所述终端设备的移动速度不小于所述预设阈值、或所述终端设备为待接入用户、或所述终端设备不支持波束赋形时，通过所述第二波束成型矢量与所述终端设备进行通信。
可选的，处理模块1302，还用于从所述多组空间采样信息中获取在同一个空间位置处采集到的至少一组空间采样信息；根据所述至少一组空间采样信息，确定在所述同一个空间位置处的所述波束成型矢量。
可选的，处理模块1302，还用于根据所述至少一组空间采样信息，确定在所述同一个空间位置处的合成信道矩阵；根据所述合成信道矩阵，确定在所述同一个空间位置处的所述波束成型矢量。
可选的，处理模块1302，还用于获取所述至少一组空间采样信息中的每组空间采样信息对应的所述发射波束的第一波束矢量和所述接收波束的第二波束矢量；根据所述第一波束矢量、所述第二波束矢量和所述至少一组空间采样信息，确定在所述同一个空间位置处的所述合成信道矩阵。
需要说明的是，各个模块的实现还可以对应参照图5所示的方法实施例的相应描述，执行上述实施例中网络设备所执行的方法和功能。
请继续参考图14，图14是本申请实施例提出的一种终端设备的结构示意图。如图14所示，该终端设备1401可以包括：至少一个处理器1401，至少一个通信接口1402，至少一个存储器1403和至少一个通信总线1404。在有些实施方式中，处理器和存储器还可以集成在一起。
其中，处理器1401可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。所述处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，数字信号处理器和微处理器的组合等等。通信总线1404可以是外设部件互连标准pci总线或扩展工业标准结构eisa总线等。所述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14中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信总线1404用于实现这些组件之间的连接通信。其中，本申请实施例中设备的通信接口1402用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。存储器1403可以包括易失性存储器，例如非挥发性动态随机存取内存(nonvolatilerandomaccessmemory，nvram)、相变化随机存取内存(phasechangeram，pram)、磁阻式随机存取内存(magetoresistiveram，mram)等，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、电子可擦除可编程只读存储器(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，eeprom)、闪存器件，例如反或闪存(norflashmemory)或是反及闪存(nandflashmemory)、半导体器件，例如固态硬盘(solidstatedisk，ssd)等。存储器1403可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器1401的存储装置。存储器1403中可选的还可以存储一组程序代码，且处理器1401可选的还可以执行存储器1403中所执行的程序。
向网络设备发送至少一组空间采样信息，每组所述空间采样信息包括所述网络设备的发射波束的标识、所述终端设备的接收波束的标识、所述发射波束和所述接收波束之间的波束对增益、信号传输时延、空间位置和移动速度中的至少一项，所述至少一组空间采样信息用于所述网络设备确定波束成型矢量，所述波束成型矢量用于与所述终端设备进行通信。
其中，所述空间采样信息为第一类空间数据或第二类空间数据，所述波束成型矢量包括第一波束成型矢量和第二波束成型矢量，所述第一类空间数据为所述网络设备和所述终端设备均采用波束赋形采集到的数据，所述第二类空间数据为所述网络设备采用波束赋形采集到的数据，所述第一类空间数据用于确定所述第一波束成型矢量，所述第二类空间数据用于确定所述第二波束成型矢量。
可选的，处理器1401还用于执行如下操作：
接收所述网络设备通过所述第一波束成型矢量或所述第二波束成型矢量发送的系统信息块，所述系统信息块包括功率因子；
根据所述功率因子，调整上行发送功率。
其中，所述调整上行发送功率为待接入用户调整向所述网络设备发起接入时的发送功率。
可选的，处理器1401还用于执行如下操作：
当所述终端设备的移动速度小于预设阈值时，与所述网络设备通过所述第一波束成型矢量进行通信；
当所述终端设备的移动速度不小于所述预设阈值、或所述终端设备为待接入用户、或所述终端设备不支持波束赋形时，与所述网络设备通过所述第二波束成型矢量进行通信。
进一步的，处理器还可以与存储器和通信接口相配合，执行上述申请实施例中终端设备的操作。
请继续参考图15，图15是本申请实施例提出的一种网络设备的结构示意图。如图所示，该网络设备可以包括：至少一个处理器1501，至少一个通信接口1502，至少一个存储器1503和至少一个通信总线1504。
其中，处理器1501可以是前文提及的各种类型的处理器。通信总线1504可以是外设部件互连标准pci总线或扩展工业标准结构eisa总线等。所述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15中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信总线1504用于实现这些组件之间的连接通信。其中，本申请实施例中设备的通信接口1502用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。存储器1503可以是前文提及的各种类型的存储器。存储器1503可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器1501的存储装置。存储器1503中存储一组程序代码，且处理器1501执行存储器1503中程序。
接收多个终端设备发送的多组空间采样信息，每组所述空间采样信息包括所述网络设备的发射波束的标识、所述终端设备的接收波束的标识、所述发射波束和所述接收波束之间的波束对增益、信号传输时延、空间位置和移动速度中的至少一项；
根据所述多组空间采样信息，确定所述网络设备的波束成型矢量，所述波束成型矢量用于与所述终端设备进行通信。
其中，所述多组空间采样信息包括第一类空间数据和第二类空间数据，所述波束成型矢量包括第一波束成型矢量和第二波束成型矢量，所述第一类空间数据为所述网络设备和所述终端设备均采用波束赋形采集到的数据，所述第二类空间数据为所述网络设备采用波束赋形采集到的数据，所述第一类空间数据用于确定所述第一波束成型矢量，所述第二类空间数据用于确定所述第二波束成型矢量。
可选的，处理器1501还用于执行如下操作：
通过所述第一波束成型矢量或所述第二波束成型矢量向所述终端设备发送系统信息块，所述系统信息块包括功率因子，所述功率因子用于所述终端设备调整上行发送功率。
其中，所述调整上行发送功率为待接入用户调整向所述网络设备发起接入时的发送功率。
可选的，处理器1501还用于执行如下操作：
当所述终端设备的移动速度小于预设阈值时，通过所述第一波束成型矢量与所述终端设备进行通信；
当所述终端设备的移动速度不小于所述预设阈值、或所述终端设备为待接入用户、或所述终端设备不支持波束赋形时，通过所述第二波束成型矢量与所述终端设备进行通信。
可选的，处理器1501还用于执行如下操作：
从所述多组空间采样信息中获取在同一个空间位置处采集到的至少一组空间采样信息；
根据所述至少一组空间采样信息，确定在所述同一个空间位置处的所述波束成型矢量。
可选的，处理器1501还用于执行如下操作：
根据所述至少一组空间采样信息，确定在所述同一个空间位置处的合成信道矩阵；
根据所述合成信道矩阵，确定在所述同一个空间位置处的所述波束成型矢量。
可选的，处理器1501还用于执行如下操作：
获取所述至少一组空间采样信息中的每组空间采样信息对应的所述发射波束的第一波束矢量和所述接收波束的第二波束矢量；
根据所述第一波束矢量、所述第二波束矢量和所述至少一组空间采样信息，确定在所述同一个空间位置处的所述合成信道矩阵。
进一步的，处理器还可以与存储器和通信接口相配合，执行上述申请实施例中网络设备的操作。
本申请实施例还提供了一种通信装置，用于实现上述实施例中的方法，该通信装置可以是终端设备或网络设备，也可以是终端设备或网络设备的部件(例如芯片或者电路，该通信装置包括：输入接口电路、逻辑电路和输出接口电路。
当该通信装置为终端设备时，输入接口电路可用于获取待处理的数据，该待处理的数据例如可以是该终端设备采集的空间采样信息或接收的系统信息块。逻辑电路用于执行如上所述的波束传输方法，对该待处理的数据(例如，系统信息块)进行处理，得到处理后的数据，该处理后的数据例如可以是功率因子。该输出接口电路用于输出该处理后的数据，例如向网络设备输出空间采样信息。
当该通信装置为网络设备时，输入接口电路可用于获取待处理的数据，该待处理的数据例如可以是终端设备上报的空间采样信息。逻辑电路用于执行如上所述的波束传输方法，对该待处理的数据(例如，空间采样信息)进行处理，得到处理后的数据，该处理后的数据例如可以是波束成型矢量。该输出接口电路用于输出该处理后的数据，例如通过波束成型矢量向所述终端设备输出系统信息块。
在具体实现时，上述通信装置可以是芯片或者集成电路。
本申请实施例还提供了一种芯片系统，该芯片系统包括处理器和接口，所述处理器用于支持终端设备或网络设备以实现上述任一实施例中所涉及的功能，例如生成或处理上述方法中所涉及的数据和/或信息。所述接口用于接收或发送上述方法中所涉及的数据和/或信息。在一种可能的设计中，所述芯片系统还可以包括存储器，所述存储器，用于终端设备或网络设备必要的程序指令和数据。该芯片系统，可以由芯片构成，也可以包含芯片和其他分立器件。
本申请实施例还提供了一种处理器，用于与存储器耦合，用于执行上述各实施例中任一实施例中涉及终端设备或网络设备的任意方法和功能。
本申请实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各实施例中任一实施例中涉及终端设备或网络设备的任意方法和功能。
本申请实施例还提供了一种装置，用于执行上述各实施例中任一实施例中涉及终端设备或网络设备的任意方法和功能。
本申请实施例还提供一种无线通信系统，该系统包括上述任一实施例中涉及的至少一个终端设备和至少一个网络设备。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。
以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
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