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CN107306402A - 一种波束成形的同步信号发送和接收方法及装置 - Google Patents

一种波束成形的同步信号发送和接收方法及装置 Download PDF

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CN107306402A
CN107306402A CN201610245125.XA CN201610245125A CN107306402A CN 107306402 A CN107306402 A CN 107306402A CN 201610245125 A CN201610245125 A CN 201610245125A CN 107306402 A CN107306402 A CN 107306402A
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CN
China
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frame
synchronization signal
synchronous
synchronization
synchronous signal
Prior art date
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Pending
Application number
CN201610245125.XA
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English (en)
Inventor
池连刚
赵莹
鲁智
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Putian Information Technology Co Ltd
Original Assignee
Putian Information Technology Co Ltd
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Publication date
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    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
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    • H04W16/24—Cell structures
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/0055—Synchronisation arrangements determining timing error of reception due to propagation delay
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Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本申请公开了一种波束成形的同步信号发送方法，该方法应用于基站侧，包括：配置N个波束成形矩阵，形成N个不同方向的定向天线波束，所述N为大于1的自然数；在一个周期内的连续N个无线帧中，对于所述每一个无线帧依次使用一个波束成形矩阵对同步信号进行赋形形成定向波束，使用该定向波束发送主同步信号和辅同步信号。本申请还公开了用户设备侧的波束成形的同步信号接收方法。本申请还公开了一种基站及用户设备。

Description

一种波束成形的同步信号发送和接收方法及装置
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种波束成形的同步信号发送和接收方法及装置。
背景技术
高频段通信和大规模多输入多输出(Massive MIMO，Multiple-InputMultiple-Output)技术是未来5G通信的两个研究热点。为满足5G通信网络吉比特(Gbps)量级的数据数率需求，高频段连续带宽是5G通信的必然选择。大规模MIMO技术通过采用多组相对低廉的低功耗天线和收发组件，可大幅提升无线频谱效率和系统容量，并具有多用户波束成形能力，可降低用户间干扰。同时，大规模MIMO为实现高频段移动通信提供了有力支持，可进一步改善无线信号覆盖能力。
高频段信号具有强衰减的特性，传输距离短且穿透和绕射能力差。对于5G通信网络，必然采用愈发密集的网络部署，从而使得网络拓扑更加复杂，小区间干扰已经成为制约系统性能提升的主要因素，极大地降低了网络能效。
目前对于高频段Massive MIMO通信场景，提高基站(eNB)发射功率是提高同步信号覆盖率的主要方法，特别是在UE接入小区时的搜索同步过程中，用户设备(UE)端不具备任何信道信息和基站相关信息，基站为满足覆盖率要求，需要提高发射功率，这也增强了对相邻小区的干扰。
由此可见，单纯采用基站提高发射功率的方法，有如下弊端：
一是受限于器件的功放能力，采用更高功放能力的器件必然成本更高；
二是同时加大了对其他小区干扰。
发明内容
本申请提供了一种波束成形的同步信号发送和接收方法及装置。无需高功放能力的器件，也不会造成小区间干扰。
本申请的一个实施例提供了一种波束成形的同步信号发送方法，该方法应用于基站侧，包括：
配置N个波束成形矩阵，形成N个不同方向的定向天线波束，所述N为大于1的自然数；
在一个周期内的连续N个无线帧中，对于所述每一个无线帧依次使用一个波束成形矩阵对同步信号进行赋形形成定向波束，使用该定向波束发送主同步信号和辅同步信号。
较佳地，所述N个不同方向的定向天线波束具有相同的波束形状。
较佳地，所述N个不同方向的定向天线波束在基站空域的水平方向上均匀分布并完整覆盖小区范围。
本申请另一实施例还提供了一种波束成形的同步信号接收方法，该方法应用于用户设备，包括：
在小区搜索的同步过程中，持续接收基站发射的下行同步信号，持续接收时间为预设值，大于或等于一个周期；
确定接收的下行同步信号中强度最大值，将所述下行同步信号中强度最大值所在的无线帧作为同步信号所在帧；
根据所述同步信号所在帧的同步信号完成同步和进行解调。
较佳地，该方法进一步包括：
对于已实现同步的用户设备，以10×N ms为周期，监听记录N个无线帧的同步信号强度；
判断监听到的同步信号强度的最大值所在的无线帧序号与已获得的同步信号所在帧的无线帧序号是否相同，若不同，则下一周期选取监听到的同步信号强度的最大值所在的无线帧作为同步信号所在帧。
本申请的另一实施例还提供了一种基站，包括：
配置模块，用于配置N个波束成形矩阵，形成N个不同方向的定向天线波束，所述N为大于1的自然数；
波束成形发射模块，用于在一个周期内的连续N个无线帧中，对于所述每一个无线帧依次使用一个波束成形矩阵对同步信号进行赋形形成定向波束，使用该定向波束发送主同步信号和辅同步信号。
本申请的另一实施例还提供了一种用户设备，该用户设备包括：
持续接收模块，用于在小区搜索的同步过程中，持续接收基站发射的下行同步信号，持续接收时间为预设值，大于或等于一个周期；
同步帧确定模块，用于确定接收的下行同步信号中强度最大值，将所述下行同步信号中强度最大值所在的无线帧作为同步信号所在帧；
解调模块，用于根据所述同步信号所在帧的同步信号完成同步和进行解调。
较佳地，所述同步帧确定模块进一步包括：监听单元，用于在已获得同步信号所在帧之后，以10×N ms为周期，监听记录N个无线帧的同步信号强度；
判断单元，用于判断监听到的同步信号强度的最大值所在的无线帧序号与已获得的同步信号所在帧的无线帧序号是否相同，若不同，则下一周期选取监听到的同步信号强度的最大值所在的无线帧作为同步信号所在帧。
从以上技术方案可以看出，通过波束赋形的方式，向多个不同方向发射同步信号，可以在保持总发射功率不变的前提下，将能量集中在特定方向上，提高同步信号的覆盖范围，且不会对其他小区造成干扰。
附图说明
为了更清楚的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单的介绍，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，对于本领域普通技术人员来说，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它的附图。其中，
图1为本发明实施例提供的基站端天线阵列极坐标方向图；
图2为本发明实施例提供的波束成形的同步信号发送方法流程图；
图3为本发明实施例提供的终端侧的同步信号接收方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出了一种高频段Massive MIMO情况下的同步信号的发送方法，基站端通过对同步信号波束赋形达到提高同步信号的覆盖目的，而且不会造成小区间干扰。本发明同时给出了对应的终端侧的同步信号接收方法。
本发明实施例提供波束成形方案包括：的对于在Massive MIMO通信场景中的eNB端，配置N个波束成形矩阵W1,…,WN，形成N个定向天线波束，N个波束具有相同的波束形状和不同的指向，在eNB空域的水平方向上均匀分布并完整覆盖小区范围。图1给出在极坐标下天线阵列的波束方向图示例，为表达简单，其中只给出两个波束的主瓣示意图，两个波束分别由成形矩阵Wm和Wn(1≤n,m≤N)生成。
图2所示为本发明实施例提供的波束成形的同步信号发送方法，包括如下步骤：
步骤201：配置N个波束成形矩阵，形成N个不同方向的定向天线波束，所述N为大于1的自然数。
步骤202：eNB以N个无线帧长度(10×N ms)为周期，eNB在一个周期内的连续N个无线帧中，依次使用N个波束成形矩阵，对同步信号进行赋形形成定向波束。
步骤203：每一个无线帧使用该定向波束发送主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS)。
按上述方式循环使用N个波束成形矩阵，即对于序号为i的无线帧及其对应的波束成形矩阵Wk(1≤k≤N)，有k＝i mod(N)+1。
由于eNB发射同步信号的波束为定向的，本发明设计的方法可以在保持总发射功率不变的前提下，将能量集中在特定方向上，提高同步信号的覆盖范围，且不会对其他小区造成干扰。
本发明的另一实施例还提供了终端侧的同步信号接收方法，如图3所示，包括：
步骤301：UE在小区搜索的同步过程中，持续接收eNB发射的下行同步信号，持续接收时间为预设值，至少为一个周期；
步骤302：确定接收的下行同步信号中强度最大值，将所述下行同步信号中强度最大值所在的无线帧作为同步信号所在帧；
步骤303：根据所述同步信号所在帧的同步信号完成同步和进行解调；
步骤304：对于已实现同步的UE，以10×N ms为周期，监听记录N个无线帧的同步信号强度。
步骤305：判断监听到的同步信号强度的最大值所在的无线帧序号与已获得的同步信号所在帧的无线帧序号是否相同，若不同，则下一周期选取监听到的同步信号强度的最大值所在的无线帧作为同步信号所在帧。
本申请的另一实施例还提供了一种基站，包括：
配置模块，用于配置N个波束成形矩阵，形成N个不同方向的定向天线波束，所述N为大于1的自然数；
波束成形发射模块，用于在一个周期内的连续N个无线帧中，对于所述每一个无线帧依次使用一个波束成形矩阵对同步信号进行赋形形成定向波束，使用该定向波束发送主同步信号和辅同步信号。
本申请的另一实施例还提供了一种用户设备，该用户设备包括：
持续接收模块，用于在小区搜索的同步过程中，持续接收基站发射的下行同步信号，持续接收时间为预设值，大于或等于一个周期；
同步帧确定模块，用于确定接收的下行同步信号中强度最大值，将所述下行同步信号中强度最大值所在的无线帧作为同步信号所在帧；
解调模块，用于根据所述同步信号所在帧的同步信号完成同步和进行解调。
较佳地，所述同步帧确定模块进一步包括：监听单元，用于在已获得同步信号所在帧之后，以10×N ms为周期，监听记录N个无线帧的同步信号强度；
判断单元，用于判断监听到的同步信号强度的最大值所在的无线帧序号与已获得的同步信号所在帧的无线帧序号是否相同，若不同，则下一周期选取监听到的同步信号强度的最大值所在的无线帧作为同步信号所在帧。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种波束成形的同步信号发送方法，其特征在于，该方法应用于基站侧，包括：
配置N个波束成形矩阵，形成N个不同方向的定向天线波束，所述N为大于1的自然数；
在一个周期内的连续N个无线帧中，对于所述每一个无线帧依次使用一个波束成形矩阵对同步信号进行赋形形成定向波束，使用该定向波束发送主同步信号和辅同步信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N个不同方向的定向天线波束具有相同的波束形状。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N个不同方向的定向天线波束在基站空域的水平方向上均匀分布并完整覆盖小区范围。
4.一种波束成形的同步信号接收方法，其特征在于，该方法应用于用户设备，包括：
在小区搜索的同步过程中，持续接收基站发射的下行同步信号，持续接收时间为预设值，大于或等于一个周期；
确定接收的下行同步信号中强度最大值，将所述下行同步信号中强度最大值所在的无线帧作为同步信号所在帧；
根据所述同步信号所在帧的同步信号完成同步和进行解调。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
对于已实现同步的用户设备，以10×N ms为周期，监听记录N个无线帧的同步信号强度；
判断监听到的同步信号强度的最大值所在的无线帧序号与已获得的同步信号所在帧的无线帧序号是否相同，若不同，则下一周期选取监听到的同步信号强度的最大值所在的无线帧作为同步信号所在帧。
6.一种基站，其特征在于，包括：
配置模块，用于配置N个波束成形矩阵，形成N个不同方向的定向天线波束，所述N为大于1的自然数；
波束成形发射模块，用于在一个周期内的连续N个无线帧中，对于所述每一个无线帧依次使用一个波束成形矩阵对同步信号进行赋形形成定向波束，使用该定向波束发送主同步信号和辅同步信号。
7.一种用户设备，其特征在于，该用户设备包括：
持续接收模块，用于在小区搜索的同步过程中，持续接收基站发射的下行同步信号，持续接收时间为预设值，大于或等于一个周期；
同步帧确定模块，用于确定接收的下行同步信号中强度最大值，将所述下行同步信号中强度最大值所在的无线帧作为同步信号所在帧；
解调模块，用于根据所述同步信号所在帧的同步信号完成同步和进行解调。
8.根据权利要求7所述的用户设备，其特征在于，所述同步帧确定模块进一步包括：监听单元，用于在已获得同步信号所在帧之后，以10×N ms为周期，监听记录N个无线帧的同步信号强度；
判断单元，用于判断监听到的同步信号强度的最大值所在的无线帧序号与已获得的同步信号所在帧的无线帧序号是否相同，若不同，则下一周期选取监听到的同步信号强度的最大值所在的无线帧作为同步信号所在帧。
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