自适应波束搜索方法及相关设备

1.本公开涉及通信领域，尤其涉及一种自适应波束搜索方法及相关设备。


背景技术：

2.毫米波通信已经是5g关键技术之一，也将在6g中得到更广泛地应用。毫米波通信依赖于波束赋形，通过形成指向性的窄波束进行定向性通信。为了在基站端与用户终端之间建立稳定的方向性传输链路，基站端和用户终端需要进行周期性的波束搜索，以寻找能够对准彼此的最佳波束对。
3.现如今的毫米波波束依赖直射径通信，当存在直射径时，最佳波束方向随着移动轨迹，按某种可解析的模式规律变化，因此可以利用位置信息或历史数据实现对波束方向的预测和跟踪。但在实际通信场景中，由于行人、其他车辆等障碍物的遮挡将导致最佳波束方向骤变，使得波束无法对齐，通信发生中断，此时需要重新进行初始接入过程。然而，过高的初始接入延迟会显著提高中断恢复所需的时间，降低通信系统的性能。
4.有鉴于此，如何在发生遮挡时维持通信的正常运行，并在遮挡结束后快速追踪上最佳波束，实现最佳的通信质量，成为了一个重要的研究问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本公开的目的在于提出一种自适应波束搜索方法及相关设备，用以解决或部分解决上述问题。
6.基于上述目的，本公开的第一方面提供了一种自适应波束搜索方法，所述方法包括：
7.获取接收端的当前时刻的第一接收信号信息，根据所述第一接收信号信息计算得到所述接收端的第一接收信噪比；
8.响应于所述第一接收信噪比小于预设信噪比阈值，确定所述接收端存在遮挡，对初始波束宽度进行调整得到第一波束宽度，根据所述第一波束宽度进行波束搜索，得到第一波束，其中所述第一波束宽度大于所述初始波束宽度；
9.获取接收端在预设时间后的第二接收信号信息，根据所述第二接收信号信息计算得到所述接收端的第二接收信噪比；
10.响应于所述第二接收信噪比大于或等于预设信噪比阈值，确定所述接收端遮挡消失，对所述第一波束宽度进行调整得到第二波束宽度，根据所述第二波束宽度进行波束搜索，得到第二波束，其中所述第二波束宽度小于所述第一波束宽度。
11.基于同一发明构思，本公开的第二方面提出了一种自适应波束搜索装置，包括：
12.第一接收信噪比计算模块，被配置为获取接收端的当前时刻的第一接收信号信息，根据所述第一接收信号信息计算得到所述接收端的第一接收信噪比；
13.第一波束宽度确定模块，被配置为响应于所述第一接收信噪比小于预设信噪比阈值，确定所述接收端存在遮挡，对初始波束宽度进行调整得到第一波束宽度，根据所述第一
波束宽度进行波束搜索，得到第一波束，其中所述第一波束宽度大于所述初始波束宽度；
14.第二接收信噪比计算模块，被配置为获取接收端在预设时间后的第二接收信号信息，根据所述第二接收信号信息计算得到所述接收端的第二接收信噪比；
15.第二波束宽度确定模块，被配置为响应于所述第二接收信噪比大于或等于预设信噪比阈值，确定所述接收端遮挡消失，对所述第一波束宽度进行调整得到第二波束宽度，根据所述第二波束宽度进行波束搜索，得到第二波束，其中所述第二波束宽度小于所述第一波束宽度。
16.基于同一发明构思，本公开的第三方面提出了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如上所述的自适应波束搜索方法。
17.基于同一发明构思，本公开的第四方面提出了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行如上所述的自适应波束搜索方法。
18.从上述可以看出，本公开提出了一种自适应波束搜索方法及相关设备，通过获取接收端的当前时刻的第一接收信号信息，根据所述第一接收信号信息计算得到所述接收端的第一接收信噪比，基于所述接收信噪比判断是否存在遮挡现象。当所述第一接收信噪比小于预设信噪比阈值时，确定所述接收端存在遮挡，通过接收信号信息计算得到的接收信噪比确定接收端与发送端在通信过程中是否存在遮挡，确定的结果更加准确。对初始波束宽度进行调整得到第一波束宽度，根据所述第一波束宽度进行波束搜索，得到第一波束，其中所述第一波束宽度大于所述初始波束宽度。当接收端确定存在遮挡时，对波束宽度进行调整，采用宽波束进行大范围的覆盖，保证通信的正常进行。在经过预设时间后再次计算接收信噪比，以实现对遮挡是否消失的判断。当所述遮挡消失后，再次对波束宽度进行调整，在所述宽波束及其相邻波束覆盖范围内重新进行波束搜索，利用得到的最佳窄波束进行信号的传输，确保最佳通信质量。
附图说明
19.为了更清楚地说明本公开或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的实施例，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。
20.图1为本公开实施例的自适应波束搜索方法的流程图；
21.图2为本公开实施例的自适应波束搜索装置的结构框图；
22.图3为本公开实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
23.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
24.需要说明的是，除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开实施例中使用的“第
一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
25.本公开实施例中应用场景为毫米波通信场景，所述毫米通信场景为假设发送端和接收端均配备全连接的毫米波大规模天线阵列，分别具有n
t
和nr个天线单元，基于相移器和dft码本实现波束赋形。不考虑发送端波束的变化，使用固定的宽波束fm进行覆盖，接收端采用分层码本。
26.在该码本中，每一层所用的波束逐渐变窄，同一层的波束有不同角度，但波束宽度相同。码本共有r层，第r层的波束码字数lr满足：
27.lr＝2r，
28.其中，r＝1,...,r，lr为第r层的波束码字数。
29.最高层码本可表示为：
[0030][0031]
其中，cr为最高层码本，wn为接收端的接收码字。
[0032]
采用波束对{fm,wn}进行波束赋形时，基带接收到的信号可以表示为：
[0033][0034]
其中p表示发送端传输功率，h表示传输信道，x表示发送信号，满足e[|x|2]＝1。n表示功率为σ2的加性白高斯噪声向量。
[0035]
发送端与接收端间的传输信道信息h用公式表示为：
[0036][0037]
其中，n
ray
表示收发端间的无线信号传输路径数量，为第n条路径在发送端天线阵列处的离开角，为第n条路径在接收端天线阵列处的到达角，αn表示第n条路径的复路径增益，为发送端的天线阵列响应向量，为接收端的天线阵列响应向量。
[0038]
所述发送端的天线阵列响应向量与所述接收端的天线阵列响应向量用公式表示为：
[0039][0040]
其中d表示天线间距，λ表示波长。
[0041]
基于上述描述，本实施例提出了一种自适应波束搜索方法，如图1所示，所述方法包括：
[0042]
步骤101，获取接收端的当前时刻的第一接收信号信息，根据所述第一接收信号信息计算得到所述接收端的第一接收信噪比。
[0043]
具体实施时，接收端在每一时刻对接收信号的信噪比进行估计，获取当前时刻的第一接收信号信息，其中所述第一接收信号信息包括下列至少之一：高斯白噪声方差、接收端的接收码字、传输信道信息、固定宽波束及发送端的传输功率。根据所述第一接收信号信息计算当前时刻接收端的第一接收信噪比，所述接收信噪比利用公式表示为：
[0044][0045]
其中，snr为接收信噪比，h为传输信道信息，fm为发送端的发送码字，σ2为高斯白噪声方差，p为发送端的传输功率，wn为接收端的接收码字，为wn的共轭转置。
[0046]
步骤102，响应于所述第一接收信噪比小于预设信噪比阈值，确定所述接收端存在遮挡，对初始波束宽度进行调整得到第一波束宽度，根据所述第一波束宽度进行波束搜索，得到第一波束，其中所述第一波束宽度大于所述初始波束宽度。
[0047]
具体实施时，将第一接收信噪比与预设信噪比阈值进行比较，当所述第一接收信噪比小于所述阈值时，确定所述接收端存在遮挡，此时接收端与发送端的通信发生中断。因在遮挡情况下出现明显多径现象，最佳波束方向出现骤变，对初始波束宽度进行加宽调整，得到第一波束宽度，根据所述第一波束宽度进行波束搜索得到第一波束。
[0048]
通过上述方案，在发生遮挡时对初始波束宽度进行加宽处理并进行波束搜索，采用更宽的波束进行大范围的覆盖，保证遮挡环境下通信链路不会发生中断，保证了通信的正常进行。
[0049]
步骤103，获取接收端在预设时间后的第二接收信号信息，根据所述第二接收信号信息计算得到所述接收端的第二接收信噪比。
[0050]
具体实施时，在利用第一波束进行通信，经过预设时间后，再次获取接收信号信息，计算预设时间后接收端的接收信噪比，即第二接收信噪比。通过将所述第二接收信噪比与所述预设信噪比阈值进行比较，以确定遮挡是否消失。
[0051]
步骤104，响应于所述第二接收信噪比大于或等于预设信噪比阈值，确定所述接收端遮挡消失，对所述第一波束宽度进行调整得到第二波束宽度，根据所述第二波束宽度进行波束搜索，得到第二波束，其中所述第二波束宽度小于所述第一波束宽度。
[0052]
具体实施时，当计算得到的第二接收信噪比大于或等于预设信噪比阈值时，确定所述接收端的遮挡消失。将较宽的第一波束宽度进行调窄处理，得到第二波束宽度。根据所述第二波束宽度搜索得到最佳窄波束，以进行信号的传输，保证了最佳的通信质量。
[0053]
通过上述方案，通过接收信号信息计算得到的接收信噪比确定在通信过程中是否存在遮挡，确定的结果更加准确。当接收端确定存在遮挡时，对波束宽度进行调整，采用宽波束进行大范围的覆盖，保证通信的正常进行。在经过预设时间后再次计算接收信噪比，以实现对遮挡是否消失的判断。当所述遮挡消失后，再次对波束宽度进行调整，在所述宽波束及其相邻波束覆盖范围内重新进行波束搜索，利用得到的最佳窄波束进行信号的传输，确保最佳通信质量。
[0054]
在一些实施例中，步骤102具体包括：
[0055]
步骤1021，将所述存在遮挡的当前时刻作为遮挡开始时刻，根据所述遮挡开始时刻确定所述接收端的第一位置信息及速度信息。
[0056]
具体实施时，当确定存在遮挡时，将所述存在遮挡的当前时刻作为遮挡的开始时刻，获取所述遮挡开始时刻时所述接收端的第一位置信息及速度信息。示例性的，在第k时刻发生了遮挡，确定所述第k时刻接收端的第一位置信息为(xk,yk)。
[0057]
步骤1022，根据所述第一位置信息及所述速度信息确定所述遮挡开始时刻的下一时刻的接收端的第二位置信息。
[0058]
具体实施时，基于上述示例，遮挡开始时刻的下一时刻为第k+1时刻，获取所述第k+1时刻的接收端的第二位置信息为(x
k+1
,y
k+1
)。
[0059]
步骤1023，根据所述第一位置信息及所述第二位置信息对所述初始波束宽度进行调整，得到第一波束宽度，所述第一波束宽度用公式表示为：
[0060][0061]
其中，θ为第一波束宽度，xk与yk为第一位置信息，x
k+1
与y
k+1
为第二位置信息。
[0062]
具体实施时，根据接收端的运动范围确定初始波束的调整范围，调整完成得到第一波束宽度。对于不同的遮挡物造成的遮挡时间不同，采取不同的波束宽度以保证通信的正常进行。
[0063]
示例性的，在毫米波车联网中，高速移动的车辆a可能收到来自于同在车联网中的其他车辆b及行人c的遮挡，由于此类遮挡均为短暂或者瞬间的，遮挡时间较短，因此采用相对较窄的波束宽度即可维持正常通信，所述波束宽度的计算方式如步骤1022所示。
[0064]
另一示例，若车辆d经过隧道或者森林等场景，遮挡时间相对较长，因此需要采取更宽的波束进行覆盖，才可保证在长时间的遮挡环境下，通信链路不会发生中断，维持正常的通信。
[0065]
步骤1024，通过所述第二位置信息及所述第一波束宽度确定所述第一波束的覆盖范围。
[0066]
具体实施时，根据第二位置信息及所述第一波束宽度确定第一波束的覆盖范围，基于上述示例，所述第k+1时刻的位置信息及所述波束宽度θ确定覆盖范围为[θ
min
,θ
max
]，θ
min
为覆盖范围的起点，θ
max
为覆盖范围的终点。
[0067]
步骤1025，在所述第一波束的覆盖范围内进行波束搜索，得到第一波束。
[0068]
具体实施时，在上述步骤确定的第一波束的覆盖范围内进行波束搜索，确定最佳波束，即第一波束，以保证在遮挡环境下通信的正常进行，实现遮挡环境下的大范围覆盖。
[0069]
在一些实施例中，步骤1022具体包括：
[0070]
步骤10221，根据所述第一位置信息、所述速度信息及预设时间间隔计算得到第二位置信息，其中所述第二位置信息为预设时间间隔后的接收端的位置信息；所述第二位置信息用公式表示为：
[0071][0072]
其中，δk为预设时间间隔。
[0073]
在一些实施例中，所述接收端采用分层码本，步骤1024具体包括：
[0074]
步骤10241，将所述第一波束的覆盖范围映射到分层码本中，得到所述第一波束的
覆盖范围对应的第一码字。
[0075]
具体实施时，接收端采用的分层码本的结构，w(r,l)为第r层第l个码字，示例性的，w(1,2)为第1层第2个码字，w(2,3)为第2层第3个码字，共有r层，r的大小可自行设定，基于上述示例，将[θ
min
,θ
max
]映射到分层码本中，得到对应的第一码字。
[0076]
步骤10242，根据所述第一码字获取所述第一码字的前一码字及所述第一码字的后一码字。
[0077]
具体实施时，示例性的，所述第一码字为w(r,l)，获取所述第一码字的前一码字w(r,l-1)及所述第一码字的后一码字w(r,l+1)，后续通过对w(r,l)、w(r,l-1)及w(r,l+1)进行波束搜索，以提高波束搜索的准确率。
[0078]
步骤10243，对所述第一码字、所述第一码字的前一码字及所述第一码字的后一码字分别进行波束搜索，得到多个初始第二码字。
[0079]
步骤10244，分别计算所述多个初始第二码字对应的接收信噪比，选取所述接收信噪比最大的初始第二码字作为第二码字，根据所述分层码本的映射关系得到所述第二码字对应的第一波束。
[0080]
具体实施时，在得到多个初始第二码字后，分别计算出每个初始第二码字对应的接收信噪比，并进行比较，选取其中接收信噪比最大的初始第二码字。根据分层码本的映射关系确定信噪比最大的初始第二码字对应的第一波束，作为宽波束进行信号传输，实现环境下的大范围覆盖。
[0081]
通过上述方案，实现了在发生遮挡时，能够将初始波束调整为覆盖范围较大的宽波束，确保遮挡中通信链路不会发生中断。
[0082]
在一些实施例中，步骤104具体包括：
[0083]
步骤1041，获取所述第一波束对应的第二码字。
[0084]
步骤1042，根据所述第二码字获取所述第二码字的前一码字及所述第二码字的后一码字。
[0085]
步骤1043，对所述第二码字、所述第二码字的前一码字及所述第二码字的后一码字分别进行波束搜索，得到第三码字。
[0086]
步骤1044，根据所述分层码本的映射关系得到所述第三码字对应的第二波束。
[0087]
具体实施时，对第二码字、所述第二码字的前一码字及所述第二码字的后一码字进行波束搜索，得到第三码字。根据接收端分层码本的映射关系，得到所述第三码字对应的第二波束。
[0088]
通过上述方案，在发送端与接收端间的遮挡消失时，在之前调整得到的宽波束及所述宽波束相邻波束所覆盖的范围内进行波束搜索，得到最佳窄波束以实现信号的传输，确保最佳的通信质量。
[0089]
在一些实施例中，步骤1043具体包括：
[0090]
步骤10431，对所述第二码字、所述第二码字的前一码字及所述第二码字的后一码字分别进行波束搜索，得到多个初始第三码字。
[0091]
步骤10432，分别计算所述多个初始第三码字对应的接收信噪比，得到多个第三接收信噪比。
[0092]
步骤10433，将所述第三接收信噪比大于预设信噪比阈值的初始第三码字作为预
备第三码字，对所述预备第三码字的下属码字进行波束搜索，得到第三码字。
[0093]
具体实施时，分别对所述第二码字、所述第二码字的前一码字及所述第二码字的后一码字分别进行波束搜索。在得到多个初始第三码字后，分别计算每个初始第三码字对应的接收信噪比。对所述初始第三码字进行筛选，选取接收信噪比大于预设信噪比阈值的初始第三码字作为预备第三码字，对所述预备第三码字的下属码字进行波束搜索，得到第三码字，实现了对当前宽波束及相邻波束覆盖范围进行分层搜索，同时避免了不必要的全码本层级搜索。
[0094]
所述下属码字的范围为所述预备第三码字的下一层码字至最高层码字，以接收端分层码本示例所示，第一层第一个码字w(1,1)的下属码字包括第二层的w(2,1)、w(2,2)，直至第r层的w(r,1)至w(r,lr/2)。
[0095]
在一些实施例中，步骤10433具体包括：
[0096]
步骤104331，获取所述预备第三码字的个数。
[0097]
具体实施时，获取上述步骤得到的预备第三码字的个数，以供后续通过所述预备第三码字的个数确定对应的搜索范围。
[0098]
步骤104332，根据所述预备第三码字的个数确定待搜索码字，对所述待搜索码字进行波束搜索，直至搜索到最高层，得到第三码字。
[0099]
具体实施时，通过筛选出的预备第三码字的个数确定待搜索码字，对待搜索码字进行波束搜索，直至搜索到最高层，避免了不必要的全码本层级搜索，缩短了搜索时间。
[0100]
在一些实施例中，步骤104332中根据所述预备第三码字的个数确定待搜索码字，具体包括：
[0101]
步骤1043321，响应于所述预备第三码字的个数为一个，确定所述预备第三码字为待搜索码字。
[0102]
具体实施时，示例性的，若所述预备第三码字为一个，为w(2,1)，则w(2,1)为待搜索码字，后续对所述w(2,1)的下属码字，即第三层的w(3,1)、w(3,2)，选出一个最佳波束后，将新的搜索范围设定成当前最佳波束的覆盖范围，并进入下一阶段的搜索，如此递进，直至搜索到最佳的无法继续细分的窄波束。
[0103]
或者，步骤1043322，响应于所述预备第三码字的个数为零，确定所述接收端的分层码本中的第一层中的每个码字为所述待搜索码字。
[0104]
具体实施时，若不存在预备第三码字，确定最佳波束不在所述初始第三码字范围内，则将接收端的分层码本的第一层中的每个码字作为待搜索码字。示例性的，以接收端分层码本示例所示，若预备第三码字个数为0，则所述接收端分层码本中的第一层中的每个码字均为待搜索码字，即从w(1,1)和w(1,2)均为待搜索码字，从第一层开始进行全范围的波束搜索。
[0105]
或者，步骤1043323，响应于所述预备第三码字的个数为至少两个，根据所述多个预备第三码字的第三接收信噪比计算得到至少一个接收信噪比差值，根据所述至少一个接收信噪比差值确定所述待搜索码字。
[0106]
具体实施时，当预备第三码字为多个时，需再次对所述预备第三码字的接收信噪比进行比较，进一步缩小码字搜索范围，进而缩短搜索时间，提高搜索效率。
[0107]
在一些实施例中，步骤1043323中根据所述接收信噪比差值确定所述待搜索码字
具体包括：
[0108]
响应于存在至少一个所述接收信噪比差值大于预设差值，将所述接收信噪比最大的预备第三码字作为待搜索码字。
[0109]
具体实施时，当计算得到的所述接收信噪比差值大于预设差值时，确定几乎所有毫米波传播路径均落在强码字的覆盖空间方向上，所述强码字为接收信噪比最大的码字。因此，采用强码字作为待搜索码字，后续对所述强码字的下属码字进行波束搜索，保证信号的正常传输。
[0110]
示例性的，以接收端分层码本示例所示，预备第三码字为w(2,1)与w(2,2)，计算所述预备第三码字的接收信噪比差值大于预设差值，且所述w(2,1)的接收信噪比最大，所述w(2,2)的接收信噪比小于预设信噪比阈值，则确定所述w(2,1)为强码字，并将w(2,1)作为待搜索码字。
[0111]
另一示例，以接收端分层码本示例所示，预备第三码字为w(2,1)、w(2,2)及w(2,3)，计算得到三个接收信噪比差值，当所述三个接收信噪比差值中存在至少一个接收信噪比差值大于预设差值，如w(2,1)及w(2,2)之间的接收信噪比差值大于预设差值，则比较所述w(2,1)及所述w(2,2)的接收信噪比，选取接收信噪比高的码字作为强码字，如所述w(2,1)的接收信噪比大于所述w(2,2)的接收信噪比，将所述w(2,1)作为待搜索码字。
[0112]
或者，响应于所述接收信噪比差值均小于或等于预设差值，确定所述多个预备第三码字为所述待搜索码字。
[0113]
具体实施时，当计算得到的所述接收信噪比差值小于或等于预设差值时确定所述多个预备第三码字共同覆盖某个路径，或者某些路径在另一个码字覆盖方向产生功率泄露。因此，将所述多个预备第三码字作为待搜索码字，进行波束搜索，以进行后续的信号传输。
[0114]
示例性的，以接收端分层码本示例所示，预备第三码字为w(2,1)、w(2,2)及w(2,3)，计算所述预备第三码字的信噪比差值均小于预设差值，则将所述w(2,1)、w(2,2)及w(2,3)作为待搜索码字。后续分别计算所述多个搜索得到的码字对应的接收信噪比，选取接收信噪比最大的码字作为第三码字。
[0115]
需要说明的是，本公开实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本公开实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
[0116]
需要说明的是，上述对本公开的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0117]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本公开还提供了一种自适应波束搜索装置。
[0118]
参考图2，图2为实施例的自适应波束搜索装置，包括：
[0119]
第一接收信噪比计算模块201，被配置为获取接收端的当前时刻的第一接收信号
信息，根据所述第一接收信号信息计算得到所述接收端的第一接收信噪比；
[0120]
第一波束宽度确定模块202，被配置为响应于所述第一接收信噪比小于预设信噪比阈值，确定所述接收端存在遮挡，对初始波束宽度进行调整得到第一波束宽度，根据所述第一波束宽度进行波束搜索，得到第一波束，其中所述第一波束宽度大于所述初始波束宽度；
[0121]
第二接收信噪比计算模块203，被配置为获取接收端在预设时间后的第二接收信号信息，根据所述第二接收信号信息计算得到所述接收端的第二接收信噪比；
[0122]
第二波束宽度确定模块204，被配置为响应于所述第二接收信噪比大于或等于预设信噪比阈值，确定所述接收端遮挡消失，对所述第一波束宽度进行调整得到第二波束宽度，根据所述第二波束宽度进行波束搜索，得到第二波束，其中所述第二波束宽度小于所述第一波束宽度。
[0123]
在一些实施例中，所述第一波束宽度确定模块202具体包括：
[0124]
第一位置确定单元，被配置为将所述存在遮挡的当前时刻作为遮挡开始时刻，根据所述遮挡开始时刻确定所述接收端的第一位置信息及速度信息；
[0125]
第二位置确定单元，被配置为根据所述第一位置信息及所述速度信息确定所述遮挡开始时刻的下一时刻的接收端的第二位置信息；
[0126]
第一波束宽度计算单元，被配置为根据所述第一位置信息及所述第二位置信息对所述初始波束宽度进行调整，得到第一波束宽度，所述第一波束宽度用公式表示为：
[0127][0128]
其中，θ为第一波束宽度，xk与yk为第一位置信息，x
k+1
与y
k+1
为第二位置信息；
[0129]
覆盖范围确定单元，被配置为通过所述第二位置信息及所述第一波束宽度确定所述第一波束的覆盖范围；
[0130]
第一波束搜索单元，被配置为在所述第一波束的覆盖范围内进行波束搜索，得到第一波束。
[0131]
在一些实施例中，所述第二位置确定单元具体包括：
[0132]
第二位置计算子单元，被配置为根据所述第一位置信息、所述速度信息及预设时间间隔计算得到第二位置信息，其中所述第二位置信息为预设时间间隔后的接收端的位置信息；
[0133]
所述第二位置信息用公式表示为：
[0134][0135]
其中，δk为预设时间间隔。
[0136]
在一些实施例中，所述接收端采用分层码本，所述第一波束搜索单元具体包括：
[0137]
映射子单元，被配置为将所述第一波束的覆盖范围映射到分层码本中，得到所述第一波束的覆盖范围对应的第一码字；
[0138]
第一码字获取子单元，被配置为根据所述第一码字获取所述第一码字的前一码字及所述第一码字的后一码字；
[0139]
第一波束搜索子单元，被配置为对所述第一码字、所述第一码字的前一码字及所述第一码字的后一码字分别进行波束搜索，得到多个初始第二码字；
[0140]
第一波束确定子单元，被配置为分别计算所述多个初始第二码字对应的接收信噪比，选取所述接收信噪比最大的初始第二码字作为第二码字，根据所述分层码本的映射关系得到所述第二码字对应的第一波束。
[0141]
在一些实施例中，所述第二波束宽度确定模块304具体包括：
[0142]
第二码字获取单元，被配置为获取所述第一波束对应的第二码字；
[0143]
第二码字获取单元，被配置为根据所述第二码字获取所述第二码字的前一码字及所述第二码字的后一码字；
[0144]
第二波束搜索单元，被配置为对所述第二码字、所述第二码字的前一码字及所述第二码字的后一码字分别进行波束搜索，得到第三码字；
[0145]
第二波束确定单元，被配置为根据所述分层码本的映射关系得到所述第三码字对应的第二波束。
[0146]
在一些实施例中，所述第二波束搜索单元具体包括：
[0147]
第二波束搜索子单元，被配置为对所述第二码字、所述第二码字的前一码字及所述第二码字的后一码字分别进行波束搜索，得到多个初始第三码字；
[0148]
第三接收信噪比计算子单元，被配置为分别计算所述多个初始第三码字对应的接收信噪比，得到多个第三接收信噪比；
[0149]
第三码字确定子单元，被配置为将所述第三接收信噪比大于预设信噪比阈值的初始第三码字作为预备第三码字，对所述预备第三码字的下属码字进行波束搜索，得到第三码字。
[0150]
在一些实施例中，所述第三码字确定子单元具体被配置为获取所述预备第三码字的个数；
[0151]
根据所述预备第三码字的个数确定待搜索码字，对所述待搜索码字进行波束搜索，直至搜索到最高层，得到第三码字。
[0152]
在一些实施例中，所述第三码字确定子单元中所述根据所述预备第三码字的个数确定待搜索码字，具体包括：
[0153]
响应于所述预备第三码字的个数为一个，确定所述预备第三码字为待搜索码字；或者，
[0154]
响应于所述预备第三码字的个数为零，确定所述接收端的分层码本中的第一层中的每个码字为所述待搜索码字；或者，
[0155]
响应于所述预备第三码字的个数为至少两个，根据所述多个预备第三码字的第三接收信噪比计算得到至少一个接收信噪比差值，根据所述至少一个接收信噪比差值确定所述待搜索码字。
[0156]
在一些实施例中，所述根据所述接收信噪比差值确定所述待搜索码字具体包括：
[0157]
响应于存在至少一个所述接收信噪比差值大于预设差值，将所述接收信噪比最大的预备第三码字作为待搜索码字；或者，响应于所述接收信噪比差值均小于或等于预设差值，确定所述多个预备第三码字为所述待搜索码字。
[0158]
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本
公开时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
[0159]
上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应的自适应波束搜索方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0160]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本公开还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上任意一实施例所述的自适应波束搜索方法。
[0161]
图3示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
[0162]
处理器1010可以采用通用的cpu(central processing unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
[0163]
存储器1020可以采用rom(read only memory，只读存储器)、ram(random access memory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
[0164]
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
[0165]
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如usb、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、wifi、蓝牙等)实现通信。
[0166]
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
[0167]
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
[0168]
上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应的自适应波束搜索方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0169]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本公开还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的自适应波束搜索方法。
[0170]
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器
(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
[0171]
上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的自适应波束搜索方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0172]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
[0173]
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本公开实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本公开实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本公开实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本公开实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
[0174]
尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
[0175]
本公开实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

技术特征：
1.一种自适应波束搜索方法，其特征在于，包括：获取接收端的当前时刻的第一接收信号信息，根据所述第一接收信号信息计算得到所述接收端的第一接收信噪比；响应于所述第一接收信噪比小于预设信噪比阈值，确定所述接收端存在遮挡，对初始波束宽度进行调整得到第一波束宽度，根据所述第一波束宽度进行波束搜索，得到第一波束，其中所述第一波束宽度大于所述初始波束宽度；获取接收端在预设时间后的第二接收信号信息，根据所述第二接收信号信息计算得到所述接收端的第二接收信噪比；响应于所述第二接收信噪比大于或等于预设信噪比阈值，确定所述接收端遮挡消失，对所述第一波束宽度进行调整得到第二波束宽度，根据所述第二波束宽度进行波束搜索，得到第二波束，其中所述第二波束宽度小于所述第一波束宽度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对初始波束宽度进行调整得到第一波束宽度，根据所述第一波束宽度进行波束搜索，得到第一波束，包括：将所述存在遮挡的当前时刻作为遮挡开始时刻，根据所述遮挡开始时刻确定所述接收端的第一位置信息及速度信息；根据所述第一位置信息及所述速度信息确定所述遮挡开始时刻的下一时刻的接收端的第二位置信息；根据所述第一位置信息及所述第二位置信息对所述初始波束宽度进行调整，得到第一波束宽度，所述第一波束宽度用公式表示为：其中，θ为第一波束宽度，x
k
与y
k
为第一位置信息，x
k+1
与y
k+1
为第二位置信息；通过所述第二位置信息及所述第一波束宽度确定所述第一波束的覆盖范围；在所述第一波束的覆盖范围内进行波束搜索，得到第一波束。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一位置信息及所述速度信息确定所述遮挡开始时刻的下一时刻的接收端的第二位置信息，包括：根据所述第一位置信息、所述速度信息及预设时间间隔计算得到第二位置信息，其中所述第二位置信息为预设时间间隔后的接收端的位置信息；所述第二位置信息用公式表示为：其中，δk为预设时间间隔。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收端采用分层码本，所述在所述第一波束的覆盖范围内进行波束搜索，得到第一波束，包括：将所述第一波束的覆盖范围映射到分层码本中，得到所述第一波束的覆盖范围对应的第一码字；根据所述第一码字获取所述第一码字的前一码字及所述第一码字的后一码字；对所述第一码字、所述第一码字的前一码字及所述第一码字的后一码字分别进行波束
搜索，得到多个初始第二码字；分别计算所述多个初始第二码字对应的接收信噪比，选取所述接收信噪比最大的初始第二码字作为第二码字，根据所述分层码本的映射关系得到所述第二码字对应的第一波束。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述第一波束宽度进行调整得到第二波束宽度，根据所述第二波束宽度进行波束搜索，得到第二波束，包括：获取所述第一波束对应的第二码字；根据所述第二码字获取所述第二码字的前一码字及所述第二码字的后一码字；对所述第二码字、所述第二码字的前一码字及所述第二码字的后一码字分别进行波束搜索，得到第三码字；根据所述分层码本的映射关系得到所述第三码字对应的第二波束。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述第二码字、所述第二码字的前一码字及所述第二码字的后一码字分别进行波束搜索，得到第三码字，包括：对所述第二码字、所述第二码字的前一码字及所述第二码字的后一码字分别进行波束搜索，得到多个初始第三码字；分别计算所述多个初始第三码字对应的接收信噪比，得到多个第三接收信噪比；将所述第三接收信噪比大于预设信噪比阈值的初始第三码字作为预备第三码字，对所述预备第三码字的下属码字进行波束搜索，得到第三码字。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将所述第三接收信噪比大于预设信噪比阈值的初始第三码字作为预备第三码字，对所述预备第三码字的下属码字进行波束搜索，得到第三码字，包括：获取所述预备第三码字的个数；根据所述预备第三码字的个数确定待搜索码字，对所述待搜索码字的下属码字进行波束搜索，直至搜索到最高层，得到第三码字。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述预备第三码字的个数确定待搜索码字，包括：响应于所述预备第三码字的个数为一个，确定所述预备第三码字为待搜索码字；或者，响应于所述预备第三码字的个数为零，确定所述接收端的分层码本中的第一层中的每个码字为所述待搜索码字；或者，响应于所述预备第三码字的个数为至少两个，根据所述多个预备第三码字的第三接收信噪比计算得到至少一个接收信噪比差值，根据所述至少一个接收信噪比差值确定所述待搜索码字。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述接收信噪比差值确定所述待搜索码字，包括：响应于存在至少一个所述接收信噪比差值大于预设差值，将所述接收信噪比最大的预备第三码字作为待搜索码字；或者，响应于所述接收信噪比差值均小于或等于预设差值，确定所述多个预备第三码字为所述待搜索码字。10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算
机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至9任意一项所述的自适应波束搜索方法。

技术总结
本公开提供了一种自适应波束搜索方法及相关设备，包括：获取接收端的当前时刻的第一接收信号信息，根据第一接收信号信息计算得到接收端的第一接收信噪比；响应于第一接收信噪比小于预设信噪比阈值，确定接收端存在遮挡，对初始波束宽度进行调整得到第一波束宽度，进行波束搜索，得到第一波束；获取接收端在预设时间后的第二接收信号信息，根据第二接收信号信息计算得到接收端的第二接收信噪比；响应于第二接收信噪比大于或等于预设信噪比阈值，确定遮挡消失，对第一波束宽度进行调整得到第二波束宽度，进行波束搜索，得到第二波束。本公开实现了在发生遮挡时维持通信的正常运行，并在遮挡结束后快速追踪上最佳波束，实现最佳的通信质量。信质量。信质量。


技术研发人员：陈亚文 吕雪 向万 赵稼轩 路兆铭 陈舒桐 刘兆良 肖宇杭 景文鹏 温向明
受保护的技术使用者：北京邮电大学
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/9/5