本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通信方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著無線通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，頻譜資源正面臨著日益緊缺的困境。在實(shí)際應(yīng)用中，隨著載波頻率的升高，頻譜資源變得越來越豐富。例如，在6GHz以上的頻帶中存在100MHz以上的空閑頻譜，如此豐富的頻譜資源可以為未來移動(dòng)通信系統(tǒng)提供更為快速的接入帶寬，因此，將高頻段的頻譜資源引入到無線通信技術(shù)中顯得尤為重要。

目前，在衛(wèi)星通信中已經(jīng)采用了高頻段無線通信技術(shù)，例如，衛(wèi)星通信中的無線骨干網(wǎng)傳輸中采用毫米波段的載波頻率。然而，衛(wèi)星通信和地面移動(dòng)通信的具體實(shí)現(xiàn)方式上有很多不同，如果想要將高頻段無線通信技術(shù)引入到地面移動(dòng)通信中，仍然有很多問題需要解決。由于路徑損耗具有隨著頻率的升高而升高的特點(diǎn)，因此，路徑損耗是高頻段無線通信技術(shù)應(yīng)用到地面移動(dòng)通信的最大挑戰(zhàn)之一。

目前，主要通過波束賦形方法來解決高頻段無線通信應(yīng)用到地面移動(dòng)通信中的路徑損耗的問題。雖然，使用波束賦形可以有效克服高頻段無線通信技術(shù)的路徑損耗問題，然而同時(shí)也面臨著其他挑戰(zhàn)。波束賦形中心方向的增益隨著使用天線數(shù)的增加而增加，而波束賦形非中心方向的衰減也隨著天線數(shù)的增加而增加。當(dāng)使用大規(guī)模的天線陣列時(shí)，如果發(fā)射波束和接收波束不能很好對準(zhǔn)，信道的增益為零，使得即使發(fā)送分集能夠?qū)剐诺赖碾S機(jī)衰落，仍然會(huì)由于接收功率太低而無法實(shí)現(xiàn)可靠傳輸，因此，鏈路的可靠性將大幅度下降。

為了得到最大的系統(tǒng)吞吐量，提升鏈路的可靠性，需要同時(shí)在發(fā)射端和接收端使用波束賦形，并將發(fā)射波束與接收波束對準(zhǔn)，此時(shí)，接收信號(hào)的SNR(signal-noise ratio，信噪比)會(huì)達(dá)到最大。也就是說，通過一對彼此對準(zhǔn)的波束，高頻段的無線鏈路的增益是最大的。在地面移動(dòng)通信的場景中，可以通過發(fā)送訓(xùn)練序列來確定彼此對準(zhǔn)的波束。通過訓(xùn)練序列，接收端可以找到最優(yōu)的發(fā)射波束和最優(yōu)的接收波束，并通過反饋信道，將最優(yōu)的發(fā)射波束索引反饋給發(fā)射端，這樣，一個(gè)發(fā)射接收波束對(Tx-Rx beam pair)就建立起來了，然后，發(fā)射端使用該發(fā)射波束索引對應(yīng)的波束發(fā)送信號(hào)，從另外一個(gè)方面解釋，就是發(fā)射端在多個(gè)較寬的發(fā)射波束中選擇了一個(gè)較優(yōu)的發(fā)射波束，接收端將找到的最優(yōu)接收波束接收信號(hào)。圖1A展示了一對彼此對準(zhǔn)的波束，發(fā)射波束為#C，接收波束為#2。

圖1B給出了另外一對彼此對準(zhǔn)的波束的示意圖?；趫D1B對確定對準(zhǔn)的波束的過程進(jìn)行簡單描述：

BS(Base station，基站)發(fā)送3個(gè)較寬的波束：波束#A、波束#B和波束#C，3個(gè)較寬的波束發(fā)送的RS(Reference Signal，參考信號(hào))分別為RS#1、RS#2和RS#3；

UE(User Equipment，終端)使用一個(gè)接收波束#X測量3個(gè)RS，并確定出接收強(qiáng)度最大的RS為RS#2，然后，UE將RS#2的編號(hào)反饋至BS；

這樣，BS可以選擇波束#B作為與波束#X對準(zhǔn)的波束，進(jìn)而采用波束#B發(fā)送信號(hào)。注意，此處BS僅使用了天線陣列中的部分天線單元，具體為使用了1/4的天線單元來發(fā)送3個(gè)波束，這意味著發(fā)射端可以生成更為精細(xì)的發(fā)送波束。需要注意的是，圖中僅為一種視覺上的展示，并不意味著具體的實(shí)現(xiàn)過程一定是僅激活部分實(shí)際的物理天線。

本發(fā)明還給出了采用接收端反饋方式獲得對準(zhǔn)波束的流程圖，如圖1C所示。

前面所述的對準(zhǔn)的波束是指發(fā)射波束和接收波束較為粗略地對準(zhǔn)，也就是說，存在一定的誤差，沒有完全對準(zhǔn)，因此，上述對準(zhǔn)的波束是粗略對準(zhǔn)的波束。確定粗略對準(zhǔn)的波束的方法有很多種，例如，接收端使用接收到的參考信號(hào)進(jìn)行信道測量，從而獲得信號(hào)的接收波束的方向，然后，利用信道的互異性推導(dǎo)出發(fā)射波束的方向。又例如，發(fā)射端首先通過幾個(gè)較寬的波束發(fā)送不同的參考信號(hào)，接收端在接收到參考信號(hào)后比較每個(gè)波束的接收信號(hào)的強(qiáng)度，隨后，接收端將強(qiáng)度最強(qiáng)的信號(hào)對應(yīng)的發(fā)射波束索引反饋至發(fā)射端。

無論采用哪種方法來確定粗略對準(zhǔn)的波束，發(fā)射端可以僅激活天線陣列中的部分天線，這樣，發(fā)射波束在空間上所涉及的范圍較寬。例如，發(fā)射端僅使用部分天線發(fā)射參考信號(hào)?；蛘?，接收端在測量參考信號(hào)時(shí)，僅使用部分天線接收信號(hào)，這樣推算出的發(fā)射波束在空間上所涉及的范圍也較寬。

在獲得粗略對準(zhǔn)的波束后，為了進(jìn)一步提升系統(tǒng)的傳輸效率，帶來更高的波束賦形增益，使得接收功率增高，需要進(jìn)一步細(xì)化粗略對準(zhǔn)的波束中的發(fā)射波束。使用增強(qiáng)的信號(hào)處理方式或其他波束對準(zhǔn)方式能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)化發(fā)射波束的目的。然而，進(jìn)一步細(xì)化粗略對準(zhǔn)的波束中的發(fā)射波束意味著對波束對準(zhǔn)的精度要求也要提高，很小的對準(zhǔn)誤差可能會(huì)導(dǎo)致接收功率的大幅度下降，進(jìn)而使系統(tǒng)性能下降。

目前，一個(gè)數(shù)據(jù)包的信號(hào)被加載到OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用)的多個(gè)子載波之上。所有子載波使用相同的細(xì)化波束方向，如果該細(xì)化波束對準(zhǔn)存在誤差，則整個(gè)數(shù)據(jù)包將遭遇極高的丟包概率。例如，在終端高速移動(dòng)的情況下，對準(zhǔn)的波束可能隨時(shí)被終端的移動(dòng)破壞，導(dǎo)致丟包概率增加。又例如，在反饋的時(shí)間延遲過大的情況下，也可能存在波束對準(zhǔn)精度下降的問題，導(dǎo)致丟包概率增加。又例如，天線的校準(zhǔn)存在誤差的情況下，也可能導(dǎo)致利用信道互異性(Channel Reciprocity)的波束對準(zhǔn)方法無法獲得足夠的精度，導(dǎo)致丟包概率增加。

綜上所述，在基于波束賦形的高頻段地面移動(dòng)通信的場景下，利用目前的細(xì)化發(fā)射波束的方法來發(fā)送信號(hào)的方法，存在丟包率較高、鏈路可靠性較低的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，提出了本發(fā)明，以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種通信方法及裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的丟包率較高、鏈路可靠性較差的缺陷。

在本發(fā)明實(shí)施方式的第一方面中，提供了一種發(fā)送信號(hào)的方法，包括：

對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得所述每一個(gè)載波信號(hào)均在一個(gè)目標(biāo)波束方向內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的波束方向，所述目標(biāo)波束方向?yàn)榕c接收端的接收波束初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束所覆蓋的方向；

向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)。

在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例所述的方法，向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)，包括：

通過數(shù)字波束賦形的天線陣列向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的方法，對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括：

針對所述每一個(gè)載波信號(hào)，對該載波信號(hào)與預(yù)編碼向量相乘；

其中，所述預(yù)編碼向量的相位與所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度和波束偏移量相關(guān)。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的方法，所述預(yù)編碼向量的相位為θ_c-N*θ_o、θ_c-(N-1)*θ_o、......、θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o、......、θ_c+(N-1)*θ_o、θ_c+N*θ_o中的任意一種，其中，所述θ_c為所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度，所述θ_o為所述波束偏移量，所述N＞0，且為整數(shù)。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的方法，向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)，包括：

通過混合波束賦形的天線陣列向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的方法，對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括：

針對每一路基帶處理單元的每一個(gè)載波信號(hào)，對該載波信號(hào)與第一預(yù)編碼向量相乘，得到第一預(yù)編碼處理信號(hào)；

對所述第一預(yù)編碼處理信號(hào)與第二預(yù)編碼向量相乘，得到第二預(yù)編碼處理信號(hào)；

其中，所述第一預(yù)編碼向量的相位為單位向量和/或與所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度和波束偏移量相關(guān)，所述波束偏移量與所述目標(biāo)波束方向?qū)?yīng)的發(fā)射波束的寬度和發(fā)射端的天線端口數(shù)相關(guān)；所述第二預(yù)編碼向量的相位為所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的方法，所述第一預(yù)編碼向量的相位為θ_c-N*θ_o、θ_c-(N-1)*θ_o、......、θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o、......、θ_c+(N-1)*θ_o、θ_c+N*θ_o中的任意一種，其中，所述θ_c為所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度，所述θ_o為所述波束偏移量，所述N＞0，且為整數(shù)。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的方法，若所述多載波信號(hào)中的載波信號(hào)為單流數(shù)據(jù)信號(hào)，對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)之前，所述方法還包括：

將該載波信號(hào)進(jìn)行復(fù)制，得到多路信號(hào)；

針對所述多路信號(hào)中每一路信號(hào)，將該路信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的方法，若所述多載波信號(hào)中的載波信號(hào)為多流數(shù)據(jù)信號(hào)，對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)之前，所述方法還包括：

將該載波信號(hào)進(jìn)行分流，得到多個(gè)子路信號(hào)；

針對所述多個(gè)子路信號(hào)中的每一子路信號(hào)，將該子路信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的方法，對待發(fā)送的多載波信號(hào)中每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度均進(jìn)行調(diào)節(jié)前，所述方法還包括：

在多個(gè)不同的方向向所述接收端發(fā)送參考信號(hào)；

接收所述接收端發(fā)送的針對在不同的方向接收到的參考信號(hào)的反饋信號(hào)，并根據(jù)所述反饋信號(hào)確定出與所述接收波束初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的方法，所述一個(gè)隨機(jī)的波束方向?qū)?yīng)的波束所覆蓋的范圍比所述目標(biāo)波束方向?qū)?yīng)的波束所覆蓋的范圍窄。

在本發(fā)明實(shí)施方式的第二方面中，提供了一種發(fā)送信號(hào)的裝置，包括：

調(diào)節(jié)單元，用于對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得所述每一個(gè)載波信號(hào)均在一個(gè)目標(biāo)波束方向內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的波束方向，所述目標(biāo)波束方向?yàn)榕c接收端的接收波束初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束所覆蓋的方向；

發(fā)送單元，用于向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)。

在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例所述的裝置，所述發(fā)送單元向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)時(shí)，具體為：

通過數(shù)字波束賦形的天線陣列向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的裝置，所述調(diào)節(jié)單元對待發(fā)送的多載波信號(hào)中每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，具體：

針對所述每一個(gè)載波信號(hào)，對該載波信號(hào)與預(yù)編碼向量相乘；

其中，所述預(yù)編碼向量的相位與所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度和波束偏移量相關(guān)。

在一些實(shí)施例中根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的裝置，所述預(yù)編碼向量的相位為θ_c-N*θ_o、θ_c-(N-1)*θ_o、......、θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o、......、θ_c+(N-1)*θ_o、θ_c+N*θ_o中的任意一種，其中，所述θ_c為所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度，所述θ_o為所述波束偏移量，所述N＞0，且為整數(shù)。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的裝置，所述發(fā)送單元向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)時(shí)，具體為：

通過混合波束賦形的天線陣列向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的裝置，所述調(diào)節(jié)單元對待發(fā)送的多載波信號(hào)中每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，具體：

針對每一路基帶處理單元的每一個(gè)載波信號(hào)，對該載波信號(hào)與第一預(yù)編碼向量相乘，得到第一預(yù)編碼處理信號(hào)；

對所述第一預(yù)編碼處理信號(hào)與第二預(yù)編碼向量相乘，得到第二預(yù)編碼處理信號(hào)；

其中，所述第一預(yù)編碼向量的相位為單位向量和/或與所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度和波束偏移量相關(guān)，所述波束偏移量與所述目標(biāo)波束方向?qū)?yīng)的發(fā)射波束的寬度和發(fā)射端的天線端口數(shù)相關(guān)；所述第二預(yù)編碼向量的相位為所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的裝置，所述第一預(yù)編碼向量的相位為θ_c-N*θ_o、θ_c-(N-1)*θ_o、......、θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o、......、θ_c+(N-1)*θ_o、θ_c+N*θ_o中的任意一種，其中，所述θ_c為所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度，所述θ_o為所述波束偏移量，所述N＞0，且為整數(shù)。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的裝置，若所述多載波信號(hào)中的載波信號(hào)為單流數(shù)據(jù)信號(hào)，所述裝置還包括復(fù)制單元，用于將該載波信號(hào)進(jìn)行復(fù)制，得到多路信號(hào)；

所述調(diào)節(jié)單元具體用于，針對所述多路信號(hào)中的每一路信號(hào)，將該路信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的裝置，若所述多載波信號(hào)中的載波信號(hào)為多流數(shù)據(jù)信號(hào)，所述裝置還包括分流單元，用于將該載波信號(hào)進(jìn)行分流，得到多個(gè)子路信號(hào)；

所述調(diào)節(jié)單元具體用于，針對所述多個(gè)子路信號(hào)中的每一子路信號(hào)，將該子路信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的裝置，所述發(fā)送單元還用于，在多個(gè)不同的方向向所述接收端發(fā)送參考信號(hào)；

所述裝置還包括接收單元和確定單元，其中：

所述接收單元，用于接收所述接收端發(fā)送的針對在不同的方向接收到的參考信號(hào)的反饋信號(hào)；

所述確定單元，用于根據(jù)所述反饋信號(hào)確定出與所述接收波束初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的裝置，所述一個(gè)隨機(jī)的波束方向?qū)?yīng)的波束所覆蓋的范圍比所述目標(biāo)波束方向?qū)?yīng)的波束所覆蓋的范圍窄。

在本發(fā)明實(shí)施方式的第三方面中，提供了一種接收信號(hào)的方法，包括：

采用接收波束接收發(fā)射端發(fā)送的經(jīng)過相位和/或幅度調(diào)節(jié)的多載波信號(hào)，所述多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)均在一個(gè)目標(biāo)波束方向內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的波束方向，所述目標(biāo)波束方向?yàn)榕c所述接收波束初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束所覆蓋的方向；

對接收到的多載波信號(hào)進(jìn)行處理。

在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例所述的方法，所述多載波信號(hào)中的載波信號(hào)為單流數(shù)據(jù)信號(hào)，和/或所述多載波信號(hào)中的載波信號(hào)為多流數(shù)據(jù)信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的方法，采用接收波束接收發(fā)射端發(fā)送的經(jīng)過相位和/或幅度調(diào)節(jié)的多載波信號(hào)之前，所述方法還包括：

從不同的方向接收所述發(fā)射端發(fā)送的參考信號(hào)；

向所述發(fā)射端發(fā)送針對在不同的方向接收到的參考信號(hào)的反饋信號(hào)。

在本發(fā)明實(shí)施方式的第四方面中，提供了一種接收信號(hào)的裝置，包括：

接收單元，用于采用接收波束接收發(fā)射端發(fā)送的經(jīng)過相位和/或幅度調(diào)節(jié)的多載波信號(hào)，所述多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)均在一個(gè)目標(biāo)波束方向內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的波束方向，所述目標(biāo)波束方向?yàn)榕c所述接收波束初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束所覆蓋的方向；

處理單元，用于對接收到的多載波信號(hào)進(jìn)行處理。

在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例所述的裝置，所述多載波信號(hào)中的載波信號(hào)為單流數(shù)據(jù)信號(hào)，和/或所述多載波信號(hào)中的載波信號(hào)為多流數(shù)據(jù)信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實(shí)施例所述的裝置，所述接收單元還用于，從不同的方向接收所述發(fā)射端發(fā)送的參考信號(hào)；

所述裝置還包括發(fā)送單元，用于向所述發(fā)射端發(fā)送針對在不同的方向接收到的參考信號(hào)的反饋信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例中，提出一種發(fā)送信號(hào)的方法，包括：對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得每一個(gè)載波信號(hào)均在一個(gè)目標(biāo)波束方向內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的波束方向，目標(biāo)波束方向?yàn)榕c接收端的接收波束初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束所覆蓋的方向；向接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)；在該方案中，所有載波信號(hào)隨機(jī)產(chǎn)生的波束方向不僅位于目標(biāo)波束方向內(nèi)，而且由于載波信號(hào)產(chǎn)生的波束方向是隨機(jī)的，因此，任意兩個(gè)不同的載波信號(hào)隨機(jī)產(chǎn)生的波束方向可以是不同的，這樣，即使接收端接收不到一個(gè)波束方向的載波信號(hào)，由于載波信號(hào)還可以產(chǎn)生其他方向的波束，因此，接收端還可以接收到其他方向的載波信號(hào)，降低了丟包率，提高了鏈路的可靠性。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：

圖1A是現(xiàn)有技術(shù)中對準(zhǔn)的波束的一種示意圖；

圖1B是現(xiàn)有技術(shù)中對準(zhǔn)的波束的另一種示意圖；

圖1C是現(xiàn)有技術(shù)中確定最優(yōu)發(fā)射波束的示意圖；

圖1D是現(xiàn)有技術(shù)中使用相位的天線陣列的示意圖；；

圖1E是現(xiàn)有技術(shù)中均一線性的天線陣列的示意圖；

圖1F是現(xiàn)有技術(shù)中均一線性的天線陣列的波束模式的示意圖；

圖1G是現(xiàn)有技術(shù)中均一方形的天線陣列的示意圖；

圖1H是現(xiàn)有技術(shù)中均一方形的天線陣列的波束模式的示意圖；

圖1I是現(xiàn)有技術(shù)中一種基于混合波束模式的通信設(shè)備結(jié)構(gòu)；

圖1J是現(xiàn)有技術(shù)中另一種基于混合波束模式的通信設(shè)備結(jié)構(gòu)；

圖1K是現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)射端信號(hào)生成的流程圖；

圖1L是現(xiàn)有技術(shù)中接收端信號(hào)生成的流程圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提出的發(fā)送信號(hào)的實(shí)施例的流程圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提出的發(fā)送信號(hào)的裝置的示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提出的接收信號(hào)的實(shí)施例的流程圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提出的接收信號(hào)的裝置的示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提出的通信方法的一種仿真比較圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提出的通信方法的另一種仿真比較圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提出的通信方法的另一種仿真比較圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

下面對利用波束賦形進(jìn)行高頻段無線通信的技術(shù)進(jìn)行簡單描述。

目前，比較成熟且有效的波束賦形生成方式主要是通過帶有相位差的天線陣列來實(shí)現(xiàn)的，這種天線陣列最早在軍事領(lǐng)域中用于目標(biāo)監(jiān)測。由于具有良好的可操作性和抗干擾性，在第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期，這種天線陣列廣泛應(yīng)用于敵方飛機(jī)和艦艇的偵測，隨后，這種天線陣列也被用于無線通信，尤其是衛(wèi)星通信之中。

通過帶有相位差的天線陣列來實(shí)現(xiàn)波束賦形的主要原理為，將一組預(yù)設(shè)相位差引入到天線陣列中，天線的波束形狀可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的方向性，這種方向性一方面可以增強(qiáng)目標(biāo)方向上信號(hào)的發(fā)射功率或者接收功率，另一方面也可以抑制不相關(guān)方向上的干擾。如果發(fā)射端和接收端均裝配了這種天線陣列，則信號(hào)的增強(qiáng)或干擾的抑制可以得到雙倍的增益。

天線陣列中的天線單元間的間距需要根據(jù)載波頻率做相應(yīng)的設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的低頻段地面移動(dòng)通信需要非常大的天線尺寸，因此，在無線通信中，尤其是在地面移動(dòng)通信中，由于設(shè)備尺寸的限制，天線陣列在過去沒有得到廣泛的應(yīng)用。然而，這個(gè)情況在高頻段載波下可以被改善。高頻段載波下的波長更為短，因此，相同尺寸的空間內(nèi)可以放入更多的天線單元，從而，可以在有限空間內(nèi)部署大規(guī)模的天線陣列。因此，在高頻段的地面移動(dòng)通信中，可以采用波束賦形的方法來克服路徑損耗。圖1D展示了使用相位天線陣列的接收端，其中，天線單元按照線性的方式排列。每個(gè)天線單元上的接收信號(hào)被添加一個(gè)相位偏差，每兩個(gè)天線單元間的相位偏差相等。在這種設(shè)計(jì)下，該接收端可以在特定的方向上產(chǎn)生較強(qiáng)的接收增益，而在其他方向上的接收增益則很小。這種方向性可以由一個(gè)波束模式來描述，通過計(jì)算不同的相位權(quán)值，可以得到不同的波束模式。

天線陣列中的天線單元的排布方法有很多種，例如，可以為均一線性排布，如圖1E所示，這種天線陣列結(jié)構(gòu)可以在二維空間內(nèi)產(chǎn)生方向性，如圖1F所示，即圖1E所示的天線陣列的結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生如圖1F所示的波束模式。如果天線單元被安排在二維空間內(nèi)，如圖1G所示的均一方形陣列的天線陣列，則生成的波束模式具有三維的方向性，如圖1H所示的波束模式。此處我們假設(shè)圖1E-圖1H中所示的天線單元為全向天線單元。由圖1F可見，均一線性排布的天線陣列只產(chǎn)生了二維的波束模式，由圖1H可見，均一方形排布的天線陣列產(chǎn)生了三維的波束模式。由于均一方形排布的天線陣列擁有更多的天線單元，因此，其在中心方向上產(chǎn)生了更強(qiáng)的增益。

上述只是描述了通過天線陣列實(shí)現(xiàn)波束賦形的方法，在實(shí)際應(yīng)用中，還存在其他實(shí)現(xiàn)波束賦形的方法，在此不再進(jìn)行一一詳述。

基于不同的操作信號(hào)方法，波束賦形可以分為模擬(Analog)波束賦形和數(shù)字(Digital)波束賦形，其中：

模擬波束賦形通過對模擬信號(hào)進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)操作，在每個(gè)天線單元上生成不同的權(quán)重，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)波束賦形。在一個(gè)通信系統(tǒng)中，模擬波束賦形可以在RF(Radio Frequency，射頻)、IF(Intermediate Frequency，中頻)或LO(Local Oscillator，本振)等不同階段實(shí)現(xiàn)。

數(shù)字波束賦形是通過對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，在每個(gè)天線單元上生成不同的相位和幅度權(quán)值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)波束賦形。在發(fā)射端，這個(gè)操作需要在DAC(Digital to Analog Converter，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換)之前完成；在接收端，這個(gè)操作則在ADC(Analog to Digital Converter，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換)之后完成。通過對數(shù)字信號(hào)的不同操作，數(shù)字波束賦形可以同時(shí)生成多個(gè)波束，而模擬波束賦形則每次只能產(chǎn)生一個(gè)波束，因此，數(shù)字波束賦形比模擬波束賦形更加靈活。利用先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，數(shù)字波束賦形可以估計(jì)信號(hào)的到達(dá)角，進(jìn)一步的，還可以進(jìn)行MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多輸入多輸出)傳輸，例如STBC(Space Time Block Code，時(shí)空分組編碼)，spatial multiplexing(空間多路法)等。盡管有諸多好處，但是，由于數(shù)字波束賦形需要多個(gè)射頻通路，因此，采用數(shù)字波束賦形的系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本較高。

為了平衡復(fù)雜度、成本和性能之間的矛盾，提出了使用數(shù)字和模擬相混合的混合波束賦形。例如，一路基帶通路可以級(jí)聯(lián)一組天線單元，其中，各個(gè)天線單元間通過模擬的方法實(shí)現(xiàn)相位差。如圖1I所示，每個(gè)基帶處理單元級(jí)聯(lián)了多個(gè)天線單元，并且整個(gè)系統(tǒng)擁有多個(gè)基帶處理單元。對于第一路基帶處理單元，每個(gè)天線上的權(quán)重可以用[w1,w2,w3,w4]表示，對于最后一路基帶處理單元，每個(gè)天線上的權(quán)重可以用[wM-3,wM-2,wM-1,wM]來表示。需要注意的是，在圖1I所示的結(jié)構(gòu)下，每路基帶處理單元之間并不共享任何一個(gè)天線單元，且系統(tǒng)可以獨(dú)立控制每個(gè)天線單元上的權(quán)重。

圖1J展示了另外一種可以實(shí)現(xiàn)混合波束賦形的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，每路基帶處理單元均共享每一個(gè)天線單元。也就是說，在每一個(gè)天線單元上，所有路的基帶信號(hào)在通過加權(quán)后疊加在一起。

除了圖1I和圖1J所示的兩種可以實(shí)現(xiàn)混合波束賦形的結(jié)構(gòu)外，還存在其他結(jié)構(gòu)，在此不再進(jìn)行一一詳述，但是，其他可以實(shí)現(xiàn)混合波束賦形的結(jié)構(gòu)可以視為在圖1I和圖1J所示結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上所做的一些變形。

使用高頻段載波意味著有更為豐富的頻譜資源可以被利用。如何高效利用豐富的頻譜資源也是通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。目前主要采用多載波(Multiple Carrier)調(diào)制技術(shù)，例如，OFDM、FBMC(Filterbank Based Multi Carrier，濾波器組多載波)、Filtered OFDM等調(diào)制方法。

圖1K給出了一種基于OFDM調(diào)制的波束賦形系統(tǒng)的發(fā)送信號(hào)流程圖，該圖主要描述了如下過程：將通過星座點(diǎn)調(diào)制的復(fù)數(shù)信號(hào)經(jīng)過MIMO預(yù)處理，再將經(jīng)過MIMO預(yù)處理的信號(hào)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)，得到信號(hào)向量，然后，將該信號(hào)向量進(jìn)行IFFT(Inverse Fast Fourier Transform，快速傅里葉逆變換)處理，并將經(jīng)過IFFT處理的信號(hào)添加CP(Cyclic Prefix，循環(huán)前綴)，接著，進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，并將得到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)為模擬信號(hào)并添加高頻載波，得到射頻信號(hào)，最后，通過天線陣列將射頻信號(hào)發(fā)送出去。在發(fā)送信號(hào)的過程中，天線陣列的相位差根據(jù)發(fā)射端的控制生成，進(jìn)而產(chǎn)生需要的波束模式。

圖1I展示了接收圖1H發(fā)送的信號(hào)的流程圖。接收端的天線陣列的天線單元間的相位差根據(jù)接收端的控制生成，進(jìn)而產(chǎn)生需要的波束模式。先將天線陣列接收到的信號(hào)進(jìn)行降頻處理并轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，再去除數(shù)字信號(hào)的CP，并將去除CP的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，接著將串并轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行FFT(Fast Fourier Transformation，快速傅氏變換)處理，并將經(jīng)過FFT處理后的信號(hào)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，最后，將并串轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行MIMO處理，并將MIMO處理后的信號(hào)進(jìn)行均衡處理，得到最終的接收信號(hào)。

需要說明的是，在圖1K和圖1L中，信道編碼和解碼部分沒有展示出來，在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)需要添加。

下面對本發(fā)明實(shí)施例可以適用的場景進(jìn)行簡單描述。

本發(fā)明實(shí)施例可以用于高頻段移動(dòng)通信場景中，例如，載波頻率大于6GHz的移動(dòng)通信中。其中，移動(dòng)通信具體可以是點(diǎn)對點(diǎn)的移動(dòng)通信，也可以是點(diǎn)對多點(diǎn)的移動(dòng)通信。

需要說明的是，移動(dòng)通信所針對的終端可以處于不同的移動(dòng)狀態(tài)，例如，處于低速移動(dòng)狀態(tài)或高速移動(dòng)狀態(tài)中。移動(dòng)通信所針對的基站可以是單個(gè)基站，或者也可以是多個(gè)基站，多個(gè)基站可以位于同一位置，也可以位于不同位置。移動(dòng)通信所適用的網(wǎng)絡(luò)可以是室內(nèi)LAN(Local Area Network，局域網(wǎng))，或者室外WAN(Wide Area Network，廣域網(wǎng))。

圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的發(fā)送信號(hào)的方法20的流程示意圖。如圖2所示，該方法20可以包括步驟200和210。

步驟200：對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得所述每一個(gè)載波信號(hào)均在一個(gè)目標(biāo)波束方向內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的波束方向，所述目標(biāo)波束方向?yàn)榕c接收端的接收波束初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束所覆蓋的方向；

步驟210：向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例中，可選地，多載波信號(hào)為OFDM調(diào)制的信號(hào)，當(dāng)然，OFDM調(diào)制的信號(hào)只是其中一種具體的示例，在實(shí)際應(yīng)用中并不限定于該種方式調(diào)制的信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例中，可選地，多載波信號(hào)可以通過數(shù)字波束賦形的天線陣列發(fā)送，也可以通過混合波束賦形的天線陣列發(fā)送。即向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)的方式有多種，可選地，可以采用如下方式：

通過數(shù)字波束賦形的天線陣列向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)；或者

通過混合波束賦形的天線陣列向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)。

下面分別對這兩種結(jié)構(gòu)下的對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行描述。

本發(fā)明實(shí)施例中，通過數(shù)字波束賦形的天線陣列向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)時(shí)，對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式，可選地，可以采用如下方式：

針對所述每一個(gè)載波信號(hào)，對該載波信號(hào)與預(yù)編碼向量相乘；

其中，所述預(yù)編碼向量的相位與所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度和波束偏移量相關(guān)，所述波束偏移量與所述目標(biāo)波束方向?qū)?yīng)的發(fā)射波束的寬度和發(fā)射端的天線端口數(shù)相關(guān)。

其中，所述預(yù)編碼向量的相位為θ_c-N*θ_o、θ_c-(N-1)*θ_o、......、θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o、......、θ_c+(N-1)*θ_o、θ_c+N*θ_o中的任意一種，其中，所述θ_c為所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度，所述θ_o為所述波束偏移量，所述N＞0，且為整數(shù)。

具體的，所述預(yù)編碼向量的相位為θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o中的任意一種，其中，所述θ_c為所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度，所述θ_o為所述波束偏移量。預(yù)編碼向量的相位為θ_c-θ_o時(shí)，產(chǎn)生的波束的中心方向的角度為θ_c-θ_o；預(yù)編碼向量的相位為θ_c+θ_o時(shí)，產(chǎn)生的波束的中心方向的角度為θ_c+θ_o。這里描述的預(yù)編碼向量的相位為θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o中的任意一種的情況，是說細(xì)化后的波束的數(shù)量為3，當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，細(xì)化后的波束的數(shù)量不限于3個(gè)，可以是2個(gè)，此時(shí)，預(yù)編碼向量的相位從2個(gè)中心方向的角度中選擇，也可以是4個(gè)，此時(shí)，預(yù)編碼向量的相位從4個(gè)中心方向的角度中選擇，或者5個(gè)，此時(shí)，預(yù)編碼向量的相位從5個(gè)中心方向的角度中選擇，但是，細(xì)化原理都是一樣的，只要細(xì)化后的波束的方向?yàn)槟繕?biāo)波束方向內(nèi)即可，在此不再進(jìn)行詳述。

這樣，預(yù)編碼后的載波信號(hào)在不同天線上可以產(chǎn)生不同的相位差和/或幅度差，相位差和/或幅度差使得載波信號(hào)將在空間上產(chǎn)生不同的方向性。

具體實(shí)現(xiàn)中，可以對基帶信號(hào)進(jìn)行頻域預(yù)編碼。

下面對數(shù)字波束賦形的天線陣列發(fā)送信號(hào)的過程進(jìn)行舉例說明。

例如，為第k路天線單元上承載的OFDM頻域信號(hào)，該路天線上所使用的預(yù)編碼向量為則對該OFDM頻域信號(hào)和預(yù)編碼向量相乘，得到預(yù)編碼后的信號(hào)如果其中，j是虛部標(biāo)識(shí)，1≤m≤N，θ_m為一個(gè)隨機(jī)選取的相位值，則最終多個(gè)載波的發(fā)送方向是隨機(jī)的。但是，方向完全隨機(jī)的話，會(huì)存在丟包概率增加，鏈路可靠性降低的缺陷。如圖2B所示，與接收波束#X初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束為波束#B，如果預(yù)編碼后的OFDM頻域信號(hào)產(chǎn)生的波束落在圖2B所示的波束#A的范圍內(nèi)時(shí)，該OFDM頻域信號(hào)所承載的信號(hào)將完全丟失。

其中，在本發(fā)明的實(shí)施例中，初次對準(zhǔn)是指使用空間分辨率較低，亦即波束寬度較寬、方向增益較低的發(fā)送和接收波束之間的對準(zhǔn)，該對準(zhǔn)能保證在一個(gè)較大的范圍內(nèi)使發(fā)送和接收波束之間有較大的重疊面積(overlap)。相對于初次對準(zhǔn)，精細(xì)化對準(zhǔn)是指波束寬度較窄、方向增益較強(qiáng)、對準(zhǔn)誤差較小的發(fā)送和接收波束之間的對準(zhǔn)。

因此，為了進(jìn)一步降低丟包概率，提高鏈路的可靠性，預(yù)編碼處理后的OFDM頻域信號(hào)產(chǎn)生的波束應(yīng)該位于波束#B的范圍內(nèi)。例如，產(chǎn)生的波束為圖2B中所示的波束#a、波束#b和波束#c，為了達(dá)到產(chǎn)生波束#a、波束#b和波束#c的效果，預(yù)編碼向量的相位需要分別為波束#a、波束#b和波束#c的波束的中心方向的角度，其中波束#b的中心方向的角度為波束#B的中心方向的角度θ_c。進(jìn)一步的，波束#a對應(yīng)的中心方向的角度為θ_c-θ_o，波束#c對應(yīng)的中心方向的角度為θ_c+θ_o。這樣，OFDM頻域信號(hào)經(jīng)過相位為θ_c-θ_o的預(yù)編碼向量處理后，產(chǎn)生的波束為波束#c，經(jīng)過相位為θ_o的預(yù)編碼向量處理后，產(chǎn)生的波束為波束#b，經(jīng)過相位為θ_c+θ_o的預(yù)編碼向量處理后，產(chǎn)生的波束為波束#a。

此時(shí)發(fā)射端的所有天線資源全部被利用用以生成細(xì)化波束：波束#a、波束#b和波束#c。不同的子載波(Sub 1，Sub 2，…)被分配到不同的細(xì)化波束上。當(dāng)然，波束#B被細(xì)化后得到的波束#a、波束#b和波束#c并不是在空間上任意的方向，而是受限于波束#B的波束方向。從OFDM符號(hào)的角度，最終的效果是每個(gè)子載波被發(fā)送到一個(gè)較優(yōu)空間中的不同方向之上。圖2C從OFDM信號(hào)的角度給出了細(xì)化波束的示意圖。

前面描述的方案適用于數(shù)字波束賦形的天線陣列的場景，但是在實(shí)際應(yīng)用中，天線陣列還可以實(shí)現(xiàn)混合波束賦形。下面對混合波束賦形的天線陣列場景下的待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行描述。

本發(fā)明實(shí)施例中，通過混合波束賦形的天線陣列向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)時(shí)，對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式，可選地，可以采用如下方式：

針對每一路基帶處理單元的每一個(gè)載波信號(hào)，對該載波信號(hào)與第一預(yù)編碼向量相乘，得到第一預(yù)編碼處理信號(hào)；

對所述第一預(yù)編碼處理信號(hào)與第二預(yù)編碼向量相乘，得到第二預(yù)編碼處理信號(hào)；

其中，所述第一預(yù)編碼向量的相位為1(亦即為單位向量)和/或與所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度和波束偏移量相關(guān)，所述波束偏移量與所述目標(biāo)波束方向?qū)?yīng)的發(fā)射波束的寬度和發(fā)射端的天線端口數(shù)相關(guān)；所述第二預(yù)編碼向量的相位為所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度。

其中，可選地，所述第一預(yù)編碼向量的相位為θ_c-N*θ_o、θ_c-(N-1)*θ_o、......、θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o、......、θ_c+(N-1)*θ_o、θ_c+N*θ_o中的任意一種，其中，所述θ_c為所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度，所述θ_o為所述波束偏移量，所述N＞0，且為整數(shù)。

具體的，所述第一預(yù)編碼向量的相位為θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o中的任意一種。預(yù)編碼向量的相位為θ_c-θ_o時(shí)，產(chǎn)生的波束的中心方向的角度為θ_c-θ_o；預(yù)編碼向量的相位為θ_c+θ_o時(shí)，產(chǎn)生的波束的中心方向的角度為θ_c+θ_o。這里描述的預(yù)編碼向量的相位為θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o中的任意一種的情況，是說細(xì)化后的波束的數(shù)量為3，當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，細(xì)化后的波束的數(shù)量不限于3個(gè)，可以是2個(gè)，此時(shí)，預(yù)編碼向量的相位從2個(gè)中心方向的角度中選擇，也可以是4個(gè)，此時(shí)，預(yù)編碼向量的相位從4個(gè)中心方向的角度中選擇，或者5個(gè)，此時(shí)，預(yù)編碼向量的相位從5個(gè)中心方向的角度中選擇，但是，細(xì)化原理都是一樣的，只要細(xì)化后的波束的方向?yàn)槟繕?biāo)波束方向內(nèi)即可，在此不再進(jìn)行詳述。

下面對混合波束賦形的天線陣列發(fā)送信號(hào)的過程進(jìn)行舉例說明。

如圖2D所示，發(fā)射端包含2個(gè)基帶處理單元：基帶處理單元1和基帶處理單元2，2個(gè)基帶處理單元級(jí)連兩組天線單元，共8個(gè)天線單元。其中，兩組天線單元使用相同的模擬波束賦形方式，其中心方向?yàn)棣?sub>c。也就是說：其中，基帶處理單元1對載波信號(hào)進(jìn)行第一次預(yù)編碼處理，具體為，將該載波信號(hào)與第一預(yù)編碼向量相乘，得到第一預(yù)編碼處理信號(hào)，其中，第一預(yù)編碼向量的相位為1，然后，經(jīng)過第一次預(yù)編碼處理后的載波信號(hào)再經(jīng)過第二次預(yù)編碼處理，具體為對所述第一預(yù)編碼處理信號(hào)與第二預(yù)編碼向量相乘，得到第二預(yù)編碼處理信號(hào)，其中，第二預(yù)編碼向量的相位為θ_c，經(jīng)過第二次預(yù)編碼處理后的信號(hào)分別再經(jīng)過第一組天線單元中的天線單元1、天線單元2、天線單元3和天線單元4發(fā)送；同理，針對基帶處理單元2，基帶處理單元2對載波信號(hào)進(jìn)行第一次預(yù)編碼處理，具體為，將該載波信號(hào)與第一預(yù)編碼向量相乘，得到第一預(yù)編碼處理信號(hào)，其中，第一預(yù)編碼向量的相位為θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o中的任意一種，然后，經(jīng)過第一次預(yù)編碼處理后的載波信號(hào)再經(jīng)過第二次預(yù)編碼處理，具體為對所述第一預(yù)編碼處理信號(hào)與第二預(yù)編碼向量相乘，得到第二預(yù)編碼處理信號(hào)，其中，第二預(yù)編碼向量的相位均為θ_c，經(jīng)過第二次預(yù)編碼處理后的信號(hào)分別再經(jīng)過第二組天線單元中的天線單元1、天線單元2、天線單元3和天線單元4發(fā)送。

在該示例中，如果一個(gè)子載波上的信號(hào)隨機(jī)選擇了θ_c，則兩個(gè)基帶處理單元所采用的第一預(yù)編碼向量分別為對于其他隨機(jī)方向的選擇，可以根據(jù)中心方向選擇隨機(jī)偏轉(zhuǎn)。隨機(jī)偏轉(zhuǎn)的取值需要根據(jù)所要產(chǎn)生的覆蓋范圍調(diào)整，例如第一預(yù)編碼向量分別為或者分別為所述θ_c為所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度，所述θ_o為所述波束偏移量。

本發(fā)明實(shí)施例中，載波信號(hào)可以為單流數(shù)據(jù)信號(hào)，也可以為多流數(shù)據(jù)信號(hào)，也就是說，本申請中所提供的方案既適用于單流數(shù)據(jù)信號(hào)的場景中，也適用于多流數(shù)據(jù)信號(hào)的場景中，在此不做具體限定。

當(dāng)然，單流數(shù)據(jù)信號(hào)的場景也可以與不同類型的波束賦形天線陣列相結(jié)合，例如，單流數(shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)用于純數(shù)字波束賦形的天線陣列中，或者，單流數(shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)用于純模擬波束賦形的天線陣列中，又或者，單流數(shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)用于混合波束賦形的天線陣列中。

同理，多流數(shù)據(jù)信號(hào)的場景也可以與不同的波束賦形天線陣列相結(jié)合，例如，多流數(shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)用于純數(shù)字波束賦形的天線陣列中，或者，多流數(shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)用于純模擬波束賦形的天線陣列中，又或者，多流數(shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)用于混合波束賦形的天線陣列中。

需要說明的是，在單流數(shù)據(jù)信號(hào)和波束賦形天線陣列相結(jié)合的場景中，先將信號(hào)復(fù)制，再將復(fù)制后的每一路信號(hào)進(jìn)行相位和/或幅度的調(diào)節(jié)。

具體為，若所述多載波信號(hào)中的載波信號(hào)為單流數(shù)據(jù)信號(hào)，對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)之前，所述方法還包括：

將該載波信號(hào)進(jìn)行復(fù)制，得到多路信號(hào)；

針對所述多路信號(hào)中的每一路信號(hào)，將該路信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在這種方式下，受控的隨機(jī)波束賦形提供了發(fā)送分集的增益，使得數(shù)據(jù)包對波束對準(zhǔn)誤差更具魯棒性。例如，當(dāng)細(xì)化后的中心波束的對準(zhǔn)方向存在誤差時(shí)，僅有部分的子載波信號(hào)受到嚴(yán)重影響，但是，另外其他子載波僅受到較小或者沒有影響，以圖2B為例進(jìn)行說明，僅有三分之一的子載波信號(hào)受到嚴(yán)重影響，但是，另外其他子載波僅受到較小或者沒有影響。

下面對單流數(shù)據(jù)信號(hào)和混合波束賦形天線陣列相結(jié)合的場景進(jìn)行舉例說明，如圖2E所示，在該示例中假設(shè)最后細(xì)化的波束為圖2B所示的#a、#b和#c。

將調(diào)制到星座點(diǎn)上的信號(hào)復(fù)制成兩路，每一路信號(hào)通過單獨(dú)的預(yù)編碼處理過程。第一路信號(hào)預(yù)編碼處理時(shí)預(yù)編碼向量的相位為1，第二路信號(hào)預(yù)編碼處理時(shí)預(yù)編碼向量的相位從θ_c-N*θ_o、θ_c-(N-1)*θ_o、......、θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o、......、θ_c+(N-1)*θ_o、θ_c+N*θ_o中選擇。由于此處信號(hào)還沒有經(jīng)過OFDM調(diào)制，所以預(yù)編碼過程是在頻域完成的。隨后，頻域信號(hào)經(jīng)過OFDM調(diào)制轉(zhuǎn)為時(shí)域信號(hào)，最后通過級(jí)聯(lián)的天線陣列將兩路信號(hào)發(fā)送出去。

前面描述的是單流數(shù)據(jù)信號(hào)和波束賦形天線陣列相結(jié)合的場景，下面對多流數(shù)據(jù)信號(hào)和波束賦形天線陣列相結(jié)合的場景進(jìn)行描述，在該場景中，先將信號(hào)分流，再將分流后的每一路信號(hào)進(jìn)行相位和/或幅度的調(diào)節(jié)。

若所述多載波信號(hào)中的載波信號(hào)為多流數(shù)據(jù)信號(hào)，對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)之前，所述方法還包括：

將該載波信號(hào)進(jìn)行分流，得到多個(gè)子路信號(hào)；

針對所述多個(gè)子路信號(hào)中的每一子路信號(hào)，將該子路信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在這種方式下，隨機(jī)波束賦形不僅提供了發(fā)送分集增益，同時(shí)也避免了多流數(shù)據(jù)由于信道耦合而無法正確在接收端分離。

下面對單流數(shù)據(jù)信號(hào)和混合波束賦形天線陣列相結(jié)合的場景進(jìn)行舉例說明，如圖2F所示，在該示例中假設(shè)最后細(xì)化的波束為圖2B所示的#a、#b和#c。

將調(diào)制到星座點(diǎn)上的信號(hào)分流成兩路，每一路信號(hào)通過單獨(dú)的預(yù)編碼處理過程。第一路信號(hào)預(yù)編碼處理時(shí)預(yù)編碼向量的相位為1，第二路信號(hào)預(yù)編碼處理時(shí)預(yù)編碼向量的相位從θ_c-N*θ_o、θ_c-(N-1)*θ_o、......、θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o、......、θ_c+(N-1)*θ_o、θ_c+N*θ_o中選擇。由于此處信號(hào)還沒有經(jīng)過OFDM調(diào)制，所以預(yù)編碼過程是在頻域完成的。隨后，頻域信號(hào)經(jīng)過OFDM調(diào)制轉(zhuǎn)為時(shí)域信號(hào)，最后通過級(jí)聯(lián)的天線陣列將兩路信號(hào)發(fā)送出去。

若使用相同的模擬波束賦形，在相同子載波上的多流數(shù)據(jù)可能遭遇相關(guān)度非常高的兩個(gè)信道，此時(shí)，信道的秩快速下降，使得多流傳輸?shù)睦碚撊菹薮蠓人p。在一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)中，這種影響體現(xiàn)在接收端受到極強(qiáng)的流間干擾，數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤解調(diào)概率上升。而采用本方案的話，由于每個(gè)子載波選用了不同的波束方向，因此，所有子載波同時(shí)遭遇高相關(guān)信道的概率就下降了。因此，這種方法可以在開環(huán)的情況下能夠提升多流傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

本發(fā)明實(shí)施例中，對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度均進(jìn)行調(diào)節(jié)之前，需要確定出與接收波束初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束，例如，圖2B中的波束#B，因此，進(jìn)一步的，對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度均進(jìn)行調(diào)節(jié)之前，所述方法還包括：

在多個(gè)不同的方向向所述接收端發(fā)送參考信號(hào)；

接收所述接收端發(fā)送的針對在不同的方向接收到的參考信號(hào)的反饋信號(hào)，并根據(jù)所述反饋信號(hào)確定出與所述接收波束初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束。

當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，有多種確定與所述接收波束初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束的方式，上述只是一種具體示例，并不限定于此。

本發(fā)明實(shí)施例中，可選地，所述一個(gè)隨機(jī)的波束方向?qū)?yīng)的波束所覆蓋的范圍比所述目標(biāo)波束方向?qū)?yīng)的波束所覆蓋的范圍窄。

可選地，可以通過天線陣列中的N1個(gè)天線發(fā)送目標(biāo)波束方向?qū)?yīng)的信號(hào)；所述天線陣列中的N2個(gè)天線發(fā)送所述隨機(jī)的波束方向?qū)?yīng)的信號(hào)，所述N1＜所述N2。其中，可選地，N2可以是天線陣列中的全部天線單元的數(shù)量。

在該方案中，所有載波信號(hào)隨機(jī)產(chǎn)生的波束方向不僅位于目標(biāo)波束方向內(nèi)，而且由于載波信號(hào)產(chǎn)生的波束方向是隨機(jī)的，因此，任意兩個(gè)不同的載波信號(hào)隨機(jī)產(chǎn)生的波束方向可以是不同的，這樣，即使接收端接收不到一個(gè)波束方向的載波信號(hào)，由于載波信號(hào)還可以產(chǎn)生其他方向的波束，因此，接收端還可以接收到其他方向的載波信號(hào)，降低了丟包率，提高了鏈路的可靠性。

如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例中，提出一種發(fā)送信號(hào)的裝置30，包括：

調(diào)節(jié)單元300，用于對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得所述每一個(gè)載波信號(hào)均在一個(gè)目標(biāo)波束方向內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的波束方向，所述目標(biāo)波束方向?yàn)榕c接收端的接收波束初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束所覆蓋的方向；

發(fā)送單元310，用于向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例中，可選地，多載波信號(hào)為OFDM調(diào)制的信號(hào)，當(dāng)然，OFDM調(diào)制的信號(hào)只是其中一種具體的示例，在實(shí)際應(yīng)用中并不限定于該種方式調(diào)制的信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例中，可選地，多載波信號(hào)可以通過數(shù)字波束賦形的天線陣列發(fā)送，也可以通過混合波束賦形的天線陣列發(fā)送。即所述發(fā)送單元310向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)時(shí)，可選地，可以采用如下方式：

通過數(shù)字波束賦形的天線陣列向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)；或者

通過混合波束賦形的天線陣列向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)。

下面分別對這兩種結(jié)構(gòu)下的對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行描述。

本發(fā)明實(shí)施例中，通過數(shù)字波束賦形的天線陣列向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)時(shí)，所述調(diào)節(jié)單元300對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，可選地，可以采用如下方式：

針對所述每一個(gè)載波信號(hào)，對該載波信號(hào)與預(yù)編碼向量相乘；

其中，所述預(yù)編碼向量的相位與所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度和波束偏移量相關(guān)，所述波束偏移量與所述目標(biāo)波束方向?qū)?yīng)的發(fā)射波束的寬度和發(fā)射端的天線端口數(shù)相關(guān)。

其中，所述預(yù)編碼向量的相位為θ_c-N*θ_o、θ_c-(N-1)*θ_o、......、θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o、......、θ_c+(N-1)*θ_o、θ_c+N*θ_o中的任意一種，其中，所述θ_c為所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度，所述θ_o為所述波束偏移量，所述N＞0，且為整數(shù)。

具體的，所述預(yù)編碼向量的相位為θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o中的任意一種，其中，所述θ_c為所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度，所述θ_o為所述波束偏移量。預(yù)編碼向量的相位為θ_c-θ_o時(shí)，產(chǎn)生的波束的中心方向?yàn)棣?sub>c-θ_o；預(yù)編碼向量的相位為θ_c+θ_o時(shí)，產(chǎn)生的波束的中心方向?yàn)棣?sub>c+θ_o。這里描述的預(yù)編碼向量的相位為θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o中的任意一種的情況，是說細(xì)化后的波束的數(shù)量為3，當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，細(xì)化后的波束的數(shù)量不限于3個(gè)，可以是2個(gè)，此時(shí)，預(yù)編碼向量的相位從2個(gè)中心方向的角度中選擇，也可以是4個(gè)，此時(shí)，預(yù)編碼向量的相位從4個(gè)中心方向的角度中選擇，或者5個(gè)，此時(shí)，預(yù)編碼向量的相位從5個(gè)中心方向的角度中選擇，但是，細(xì)化原理都是一樣的，只要細(xì)化后的波束的方向?yàn)槟繕?biāo)波束方向內(nèi)即可，在此不再進(jìn)行詳述。

這樣，預(yù)編碼后的載波信號(hào)在不同天線上可以產(chǎn)生不同的相位差和/或幅度差，相位差和/或幅度差使得載波信號(hào)將在空間上產(chǎn)生不同的方向性。

具體實(shí)現(xiàn)中，可以對基帶信號(hào)進(jìn)行頻域預(yù)編碼。

下面對數(shù)字波束賦形的天線陣列發(fā)送信號(hào)的過程進(jìn)行舉例說明。

例如，為第k路天線單元上承載的OFDM頻域信號(hào)，該路天線上所使用的預(yù)編碼向量為則對該OFDM頻域信號(hào)和預(yù)編碼向量相乘，得到預(yù)編碼后的信號(hào)如果其中，j是虛部標(biāo)識(shí)，1≤m≤N，θ_m為一個(gè)隨機(jī)選取的相位值，則最終多個(gè)載波的發(fā)送方向是隨機(jī)的。但是，方向完全隨機(jī)的話，會(huì)存在丟包概率增加，鏈路可靠性降低的缺陷。如圖2B所示，與接收波束#X初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束為波束#B，如果預(yù)編碼后的OFDM頻域信號(hào)產(chǎn)生的波束落在圖2B所示的波束#A的范圍內(nèi)時(shí)，該OFDM頻域信號(hào)所承載的信號(hào)將完全丟失。

因此，為了進(jìn)一步降低丟包概率，提高鏈路的可靠性，預(yù)編碼處理后的OFDM頻域信號(hào)產(chǎn)生的波束應(yīng)該位于波束#B的范圍內(nèi)。例如，產(chǎn)生的波束為圖2B中所示的波束#a、波束#b和波束#c，為了達(dá)到產(chǎn)生波束#a、波束#b和波束#c的效果，預(yù)編碼向量的相位需要分別為波束#a、波束#b和波束#c的中心方向的角度，其中波束#b的中心方向的角度為波束#B的中心方向的角度θ_c。進(jìn)一步的，波束#a對應(yīng)的中心方向的角度為θ_c-θ_o，波束#c對應(yīng)的中心方向的角度為θ_c+θ_o。這樣，OFDM頻域信號(hào)經(jīng)過相位為θ_c-θ_o的預(yù)編碼向量處理后，產(chǎn)生的波束為波束#c，經(jīng)過相位為θ_o的預(yù)編碼向量處理后，產(chǎn)生的波束為波束#b，經(jīng)過相位為θ_c+θ_o的預(yù)編碼向量處理后，產(chǎn)生的波束為波束#a。

此時(shí)發(fā)射端的所有天線資源全部被利用用以生成細(xì)化波束：波束#a、波束#b和波束#c。不同的子載波(Sub 1，Sub 2，…)被分配到不同的細(xì)化波束上。當(dāng)然，波束#B被細(xì)化后得到的波束#a、波束#b和波束#c并不是在空間上任意的方向，而是受限于波束#B的波束方向。從OFDM符號(hào)的角度，最終的效果是每個(gè)子載波被發(fā)送到一個(gè)較優(yōu)空間中的不同方向之上。圖2C從OFDM信號(hào)的角度給出了細(xì)化波束的示意圖。

前面描述的方案適用于數(shù)字波束賦形的天線陣列的場景，但是在實(shí)際應(yīng)用中，天線陣列還可以實(shí)現(xiàn)混合波束賦形。下面對混合波束賦形的天線陣列場景下的待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行描述。

本發(fā)明實(shí)施例中，通過混合波束賦形的天線陣列向所述接收端發(fā)送經(jīng)過調(diào)節(jié)處理的多載波信號(hào)時(shí)，

所述調(diào)節(jié)單元300對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，具體為：

針對每一路基帶處理單元的每一個(gè)載波信號(hào)，對該載波信號(hào)與第一預(yù)編碼向量相乘，得到第一預(yù)編碼處理信號(hào)；

對所述第一預(yù)編碼處理信號(hào)與第二預(yù)編碼向量相乘，得到第二預(yù)編碼處理信號(hào)；

其中，所述第一預(yù)編碼向量的相位為1和/或與所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度和波束偏移量相關(guān)，所述波束偏移量與所述目標(biāo)波束方向?qū)?yīng)的發(fā)射波束的寬度和發(fā)射端的天線端口數(shù)相關(guān)；所述第二預(yù)編碼向量的相位為所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度。

其中，可選地，所述第一預(yù)編碼向量的相位為θ_c-N*θ_o、θ_c-(N-1)*θ_o、......、θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o、......、θ_c+(N-1)*θ_o、、θ_c+N*θ_o中的任意一種，其中，所述θ_c為所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度，所述θ_o為所述波束偏移量，所述N＞0，且為整數(shù)。

具體的，所述第一預(yù)編碼向量的相位為θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o中的任意一種。預(yù)編碼向量的相位為θ_c-θ_o時(shí)，產(chǎn)生的波束的中心方向的角度為θ_c-θ_o；預(yù)編碼向量的相位為θ_c+θ_o時(shí)，產(chǎn)生的波束的中心方向的角度為θ_c+θ_o。這里描述的預(yù)編碼向量的相位為θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o中的任意一種的情況，是說細(xì)化后的波束的數(shù)量為3，當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，細(xì)化后的波束的數(shù)量不限于3個(gè)，可以是2個(gè)，此時(shí)，預(yù)編碼向量的相位從2個(gè)中心方向的角度中選擇，也可以是4個(gè)，此時(shí)，預(yù)編碼向量的相位從4個(gè)中心方向的角度中選擇，或者5個(gè)，此時(shí)，預(yù)編碼向量的相位從5個(gè)中心方向的角度中選擇，但是，細(xì)化原理都是一樣的，只要細(xì)化后的波束的方向?yàn)槟繕?biāo)波束方向內(nèi)即可，在此不再進(jìn)行詳述。

下面對混合波束賦形的天線陣列發(fā)送信號(hào)的過程進(jìn)行舉例說明。

如圖2D所示，發(fā)射端包含2個(gè)基帶處理單元：基帶處理單元1和基帶處理單元2，2個(gè)基帶處理單元級(jí)連兩組天線單元，共8個(gè)天線單元。其中，兩組天線單元使用相同的模擬波束賦形方式，其中心方向?yàn)棣?sub>c。也就是說：其中，基帶處理單元1對載波信號(hào)進(jìn)行第一次預(yù)編碼處理，具體為，將該載波信號(hào)與第一預(yù)編碼向量相乘，得到第一預(yù)編碼處理信號(hào)，其中，第一預(yù)編碼向量的相位為1，然后，經(jīng)過第一次預(yù)編碼處理后的載波信號(hào)再經(jīng)過第二次預(yù)編碼處理，具體為對所述第一預(yù)編碼處理信號(hào)與第二預(yù)編碼向量相乘，得到第二預(yù)編碼處理信號(hào)，其中，第二預(yù)編碼向量的相位為θ_c，經(jīng)過第二次預(yù)編碼處理后的信號(hào)分別再經(jīng)過第一組天線單元中的天線單元1、天線單元2、天線單元3和天線單元4發(fā)送；同理，針對基帶處理單元2，基帶處理單元2對載波信號(hào)進(jìn)行第一次預(yù)編碼處理，具體為，將該載波信號(hào)與第一預(yù)編碼向量相乘，得到第一預(yù)編碼處理信號(hào)，其中，第一預(yù)編碼向量的相位為θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o中的任意一種，然后，經(jīng)過第一次預(yù)編碼處理后的載波信號(hào)再經(jīng)過第二次預(yù)編碼處理，具體為對所述第一預(yù)編碼處理信號(hào)與第二預(yù)編碼向量相乘，得到第二預(yù)編碼處理信號(hào)，其中，第二預(yù)編碼向量的相位均為θ_c，經(jīng)過第二次預(yù)編碼處理后的信號(hào)分別再經(jīng)過第二組天線單元中的天線單元1、天線單元2、天線單元3和天線單元4發(fā)送。

在該示例中，如果一個(gè)子載波上的信號(hào)隨機(jī)選擇了θ_c，則兩個(gè)基帶處理單元所采用的第一預(yù)編碼向量分別為對于其他隨機(jī)方向的選擇，可以根據(jù)中心方向選擇隨機(jī)偏轉(zhuǎn)。隨機(jī)偏轉(zhuǎn)的取值需要根據(jù)所要產(chǎn)生的覆蓋范圍調(diào)整，例如第一預(yù)編碼向量分別為或者分別為所述θ_c為所述目標(biāo)波束方向的中心方向的角度，所述θ_o為所述波束偏移量。

本發(fā)明實(shí)施例中，載波信號(hào)可以為單流數(shù)據(jù)信號(hào)，也可以為多流數(shù)據(jù)信號(hào)，也就是說，本申請中所提供的方案既適用于單流數(shù)據(jù)信號(hào)的場景中，也適用于多流數(shù)據(jù)信號(hào)的場景中，在此不做具體限定。

當(dāng)然，單流數(shù)據(jù)信號(hào)的場景也可以與不同類型的波束賦形天線陣列相結(jié)合，例如，單流數(shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)用于純數(shù)字波束賦形的天線陣列中，或者，單流數(shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)用于純模擬波束賦形的天線陣列中，又或者，單流數(shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)用于混合波束賦形的天線陣列中。

同理，多流數(shù)據(jù)信號(hào)的場景也可以與不同的波束賦形天線陣列相結(jié)合，例如，多流數(shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)用于純數(shù)字波束賦形的天線陣列中，或者，多流數(shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)用于純模擬波束賦形的天線陣列中，又或者，多流數(shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)用于混合波束賦形的天線陣列中。

需要說明的是，在單流數(shù)據(jù)信號(hào)和波束賦形天線陣列相結(jié)合的場景中，先將信號(hào)復(fù)制，再將復(fù)制后的每一路信號(hào)進(jìn)行相位和/或幅度的調(diào)節(jié)。

具體為，若所述多載波信號(hào)中的載波信號(hào)為單流數(shù)據(jù)信號(hào)，所述裝置還包括復(fù)制單元320，用于將該載波信號(hào)進(jìn)行復(fù)制，得到多路信號(hào)；

所述調(diào)節(jié)單元300具體用于，針對所述多路信號(hào)中的每一路信號(hào)，將該路信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在這種方式下，受控的隨機(jī)波束賦形提供了發(fā)送分集的增益，使得數(shù)據(jù)包對波束對準(zhǔn)誤差更具魯棒性。例如，當(dāng)細(xì)化后的中心波束的對準(zhǔn)方向存在誤差時(shí)，僅有部分的子載波信號(hào)受到嚴(yán)重影響，但是，另外其他子載波僅受到較小或者沒有影響，以圖2B為例進(jìn)行說明，僅有三分之一的子載波信號(hào)受到嚴(yán)重影響，但是，另外其他子載波僅受到較小或者沒有影響

下面對單流數(shù)據(jù)信號(hào)和混合波束賦形天線陣列相結(jié)合的場景進(jìn)行舉例說明，如圖2E所示，在該示例中假設(shè)最后細(xì)化的波束為圖2B所示的#a、#b和#c。

將調(diào)制到星座點(diǎn)上的信號(hào)復(fù)制成兩路，每一路信號(hào)通過單獨(dú)的預(yù)編碼處理過程。第一路信號(hào)預(yù)編碼處理時(shí)預(yù)編碼向量的相位為1，第二路信號(hào)預(yù)編碼處理時(shí)預(yù)編碼向量的相位從θ_c-N*θ_o、θ_c-(N-1)*θ_o、......、θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o、......、θ_c+(N-1)*θ_o、θ_c+N*θ_o中選擇。由于此處信號(hào)還沒有經(jīng)過OFDM調(diào)制，所以預(yù)編碼過程是在頻域完成的。隨后，頻域信號(hào)經(jīng)過OFDM調(diào)制轉(zhuǎn)為時(shí)域信號(hào)，最后通過級(jí)聯(lián)的天線陣列將兩路信號(hào)發(fā)送出去。

前面描述的是單流數(shù)據(jù)信號(hào)和波束賦形天線陣列相結(jié)合的場景，下面對多流數(shù)據(jù)信號(hào)和波束賦形天線陣列相結(jié)合的場景進(jìn)行描述，在該場景中，先將信號(hào)分流，再將分流后的每一路信號(hào)進(jìn)行相位和/或幅度的調(diào)節(jié)。

若所述多載波信號(hào)中的載波信號(hào)為多流數(shù)據(jù)信號(hào)，所述裝置還包括分流單元330，用于將該載波信號(hào)進(jìn)行分流，得到多個(gè)子路信號(hào)；

所述調(diào)節(jié)單元300具體用于，針對所述多個(gè)子路信號(hào)中的每一子路信號(hào)，將該子路信號(hào)的相位和/或幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在這種方式下，隨機(jī)波束賦形不僅提供了發(fā)送分集增益，同時(shí)也避免了多流數(shù)據(jù)由于信道耦合而無法正確在接收端分離。

下面對單流數(shù)據(jù)信號(hào)和混合波束賦形天線陣列相結(jié)合的場景進(jìn)行舉例說明，如圖2F所示，在該示例中假設(shè)最后細(xì)化的波束為圖2B所示的#a、#b和#c。

將調(diào)制到星座點(diǎn)上的信號(hào)分流成兩路，每一路信號(hào)通過單獨(dú)的預(yù)編碼處理過程。第一路信號(hào)預(yù)編碼處理時(shí)預(yù)編碼向量的相位為1，第二路信號(hào)預(yù)編碼處理時(shí)預(yù)編碼向量的相位從θ_c-N*θ_o、θ_c-(N-1)*θ_o、......、θ_c-θ_o、θ_c、θ_c+θ_o、......、θ_c+(N-1)*θ_o、θ_c+N*θ_o中選擇。由于此處信號(hào)還沒有經(jīng)過OFDM調(diào)制，所以預(yù)編碼過程是在頻域完成的。隨后，頻域信號(hào)經(jīng)過OFDM調(diào)制轉(zhuǎn)為時(shí)域信號(hào)，最后通過級(jí)聯(lián)的天線陣列將兩路信號(hào)發(fā)送出去。

若使用相同的模擬波束賦形，在相同子載波上的多流數(shù)據(jù)可能遭遇相關(guān)度非常高的兩個(gè)信道，此時(shí)，信道的秩快速下降，使得多流傳輸?shù)睦碚撊菹薮蠓人p。在一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)中，這種影響體現(xiàn)在接收端受到極強(qiáng)的流間干擾，數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤解調(diào)概率上升。而采用本方案的話，由于每個(gè)子載波選用了不同的波束方向，因此所有子載波同時(shí)遭遇高相關(guān)信道的概率就下降了。因此，這種方法可以在開環(huán)的情況下能夠提升多流傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

本發(fā)明實(shí)施例中，對待發(fā)送的多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)的相位和/或幅度均進(jìn)行調(diào)節(jié)之前，需要確定出與接收波束初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束，例如，圖2B中的波束#B，因此，進(jìn)一步的，所述發(fā)送單元310還用于，在多個(gè)不同的方向向所述接收端發(fā)送參考信號(hào)；

所述裝置還包括接收單元340和確定單元350，其中：

所述接收單元340，用于接收所述接收端發(fā)送的針對在不同的方向接收到的參考信號(hào)的反饋信號(hào)；

所述確定單元350，用于根據(jù)所述反饋信號(hào)確定出與所述接收波束初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束。

當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，有多種確定與所述接收波束初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束的方式，上述只是一種具體示例，并不限定于此。

本發(fā)明實(shí)施例中，可選地，所述一個(gè)隨機(jī)的波束方向?qū)?yīng)的波束所覆蓋的范圍比所述目標(biāo)波束方向?qū)?yīng)的波束所覆蓋的范圍窄。

可選地，可以通過天線陣列中的N1個(gè)天線發(fā)送目標(biāo)波束方向?qū)?yīng)的信號(hào)；所述天線陣列中的N2個(gè)天線發(fā)送所述隨機(jī)的波束方向?qū)?yīng)的信號(hào)，所述N1＜所述N2。其中，可選地，N2可以是天線陣列中的全部天線單元的數(shù)量。

在該方案中，所有載波信號(hào)隨機(jī)產(chǎn)生的波束方向不僅位于目標(biāo)波束方向內(nèi)，而且由于載波信號(hào)產(chǎn)生的波束方向是隨機(jī)的，因此，任意兩個(gè)不同的載波信號(hào)隨機(jī)產(chǎn)生的波束方向可以是不同的，這樣，即使接收端接收不到一個(gè)波束方向的載波信號(hào)，由于其他載波信號(hào)還可以產(chǎn)生其他方向的波束，因此，接收端還可以接收到其他方向的載波信號(hào)，降低了丟包率，提高了鏈路的可靠性。

如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例還提出一種接收信號(hào)的方法40，該方法包括：

步驟400：采用接收波束接收發(fā)射端發(fā)送的經(jīng)過相位和/或幅度調(diào)節(jié)的多載波信號(hào)，所述多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)均在一個(gè)目標(biāo)波束方向內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的波束方向，所述目標(biāo)波束方向?yàn)榕c所述接收波束初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束所覆蓋的方向；

步驟410：對接收到的多載波信號(hào)進(jìn)行處理。

本發(fā)明實(shí)施例中，可選地，所述多載波信號(hào)中的載波信號(hào)為單流數(shù)據(jù)信號(hào)，和/或所述多載波信號(hào)中的載波信號(hào)為多流數(shù)據(jù)信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例中，進(jìn)一步的，采用接收波束接收發(fā)射端發(fā)送的經(jīng)過相位和/或幅度調(diào)節(jié)的多載波信號(hào)之前，所述方法還包括：

從不同的方向接收所述發(fā)射端發(fā)送的參考信號(hào)；

向所述發(fā)射端發(fā)送針對在不同的方向接收到的參考信號(hào)的反饋信號(hào)。

如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例還提出一種接收信號(hào)的裝置50，包括：

接收單元500，用于采用接收波束接收發(fā)射端發(fā)送的經(jīng)過相位和/或幅度調(diào)節(jié)的多載波信號(hào)，所述多載波信號(hào)中的每一個(gè)載波信號(hào)均在一個(gè)目標(biāo)波束方向內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的波束方向，所述目標(biāo)波束方向?yàn)榕c所述接收波束初次對準(zhǔn)的發(fā)射波束所覆蓋的方向；

處理單元510，用于對接收到的多載波信號(hào)進(jìn)行處理。

本發(fā)明實(shí)施例中，可選地，所述多載波信號(hào)中的載波信號(hào)為單流數(shù)據(jù)信號(hào)，和/或所述多載波信號(hào)中的載波信號(hào)為多流數(shù)據(jù)信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例中，可選地，所述接收單元500還用于，從不同的方向接收所述發(fā)射端發(fā)送的參考信號(hào)；

所述裝置還包括發(fā)送單元520，用于向所述發(fā)射端發(fā)送針對在不同的方向接收到的參考信號(hào)的反饋信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例中，還給出了細(xì)化后的波束的方向完全隨機(jī)和限定在一定方向內(nèi)的簡單的仿真性能對比圖，如圖6所示。以圖2C為例對該圖進(jìn)行說明。圖中第一種曲線代表細(xì)化后的波束的方向不限定在波束#B所對應(yīng)的方向內(nèi)的方案。第二種曲線代表精細(xì)化后的產(chǎn)生的方向限定在波束#B所對應(yīng)的方向內(nèi)的方案。由圖可見，第一種曲線所代表的方案的多個(gè)載波信號(hào)遭遇了深度衰落，而第二種曲線所代表的方案避免了深度的衰落，并同時(shí)提供了發(fā)送分集能的功能。

本發(fā)明實(shí)施例中，還給出了一個(gè)細(xì)化后的波束的方向限定在一定方向內(nèi)的方案和對準(zhǔn)的波束沒有誤差的方案的簡單的仿真性能對比圖，如圖7所示。由圖可見，在沒有波束對準(zhǔn)誤差時(shí)，對準(zhǔn)的波束沒有誤差的方案得到最優(yōu)的結(jié)果。

然而，在波束對準(zhǔn)存在誤差時(shí)，例如圖8所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的方案仍能獲得較好的接收增益，而固定波束的方法下的所有子載波均遭受了深度衰落。在一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)中，波束對準(zhǔn)的誤差可能會(huì)受到多重因素的影響。當(dāng)一次波束對準(zhǔn)存在較大誤差時(shí)，整個(gè)數(shù)據(jù)包將發(fā)生錯(cuò)誤接收，而本發(fā)明實(shí)施例所提供的方案則能通過提升部分子載波的接收功率并配合信道編碼技術(shù)使得數(shù)據(jù)包接收成功，降低丟包率，提升鏈路的可靠性。

在此提供的方法和裝置不與任何特定計(jì)算機(jī)、虛擬系統(tǒng)或者其它設(shè)備固有相關(guān)。各種通用系統(tǒng)也可以與基于在此的示教一起使用。根據(jù)上面的描述，構(gòu)造這類裝置所要求的結(jié)構(gòu)是顯而易見的。此外，本發(fā)明也不針對任何特定編程語言。應(yīng)當(dāng)明白，可以利用各種編程語言實(shí)現(xiàn)在此描述的本發(fā)明的內(nèi)容，并且上面對特定語言所做的描述是為了披露本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。

在此處所提供的說明書中，說明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對本說明書的理解。

類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡本公開并幫助理解各個(gè)發(fā)明方面中的一個(gè)或多個(gè)，在上面對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的各個(gè)特征有時(shí)被一起分組到單個(gè)實(shí)施例、圖、或者對其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋成反映如下意圖：即所要求保護(hù)的本發(fā)明要求比在每個(gè)權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說，如權(quán)利要求書所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開的單個(gè)實(shí)施例的所有特征。因此，遵循具體實(shí)施方式的權(quán)利要求書由此明確地并入該具體實(shí)施方式，其中每個(gè)權(quán)利要求本身都作為本發(fā)明的單獨(dú)實(shí)施例。

本領(lǐng)域那些技術(shù)人員可以理解，可以對實(shí)施例中的裝置中的模塊進(jìn)行自適應(yīng)性地改變并且把它們設(shè)置在與該實(shí)施例不同的一個(gè)或多個(gè)裝置中?？梢园褜?shí)施例中的若干模塊組合成一個(gè)模塊或單元或組件，以及此外可以把它們分成多個(gè)子模塊或子單元或子組件。除了這樣的特征和/或過程或者模塊中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何組合對本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征以及如此公開的任何方法或者設(shè)備的所有過程或單元進(jìn)行組合。除非另外明確陳述，本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的每個(gè)特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征來代替。

此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實(shí)施例。例如，在權(quán)利要求書中，所要求保護(hù)的實(shí)施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。

本發(fā)明的各個(gè)裝置實(shí)施例可以以硬件實(shí)現(xiàn)，或者以在一個(gè)或者多個(gè)處理器上運(yùn)行的軟件模塊實(shí)現(xiàn)，或者以它們的組合實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在實(shí)踐中使用微處理器或者數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)來實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的裝置中的一些或者全部模塊的一些或者全部功能。本發(fā)明還可以實(shí)現(xiàn)為用于執(zhí)行這里所描述的方法的一部分或者全部的裝置程序(例如，計(jì)算機(jī)程序和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品)。這樣的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的程序可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，或者可以具有一個(gè)或者多個(gè)信號(hào)的形式。這樣的信號(hào)可以從因特網(wǎng)網(wǎng)站上下載得到，或者在載體信號(hào)上提供，或者以任何其他形式提供。

應(yīng)該注意的是上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號(hào)之間的任何參考符號(hào)構(gòu)造成對權(quán)利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干裝置的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個(gè)可以是通過同一個(gè)硬件項(xiàng)來具體體現(xiàn)。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序?？蓪⑦@些單詞解釋為名稱。