本發(fā)明涉及通信技術(shù)，特別是關(guān)于一種5G毫米波通信方法及相應(yīng)的波束成形方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的5G毫米波通信中，波束成形技術(shù)被廣泛使用，以天線矩陣的增益來彌補高頻信號的衰減。這種以接收端和發(fā)射端同時通過波束成形的方式通信的方式，要求發(fā)射的波束和接收端的波束必須同時朝向?qū)Ψ?，如果一方突然移動，發(fā)射、接收的波束中有一方偏離對方波束，就會產(chǎn)生通信的中斷。遇到這種問題時，一般需要發(fā)射、接收端同時或一方使用預(yù)定位算法，再次找到對方的波束，重新建立連接，這樣會嚴重影響通信的質(zhì)量和交換信息的速率；或者要求通信的雙方都處于靜止狀態(tài)，而這樣將會極大的限制5G毫米波無線通信的應(yīng)用和推廣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對目前毫米波通信發(fā)射、接收端不能同時移動的缺點，本發(fā)明提供一種全新的5G毫米波通信方法，及通信中使用的波束的成形方法。該通信方法發(fā)射端和接收端采用高斯波束成形通信的方式，發(fā)射端定位接收端以后，通過雙方天線矩陣的相位控制器發(fā)射高斯波束，使雙方在較寬的波瓣波動范圍內(nèi)以隨機接入的方式進行通信。

本發(fā)明解決以上技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：一種5G毫米波通信方法，其特征在于：在發(fā)射端和接收端中至少一端采用高斯波束發(fā)射，波束的中心發(fā)射方向互相指向?qū)Ψ健?/p>

所述高斯波束是以發(fā)射中心μ為對稱軸，以波瓣寬度為波動范圍的正態(tài)分布N(μ,)形態(tài)。

所述高斯波束的成形方法是：采用一個波束呈高斯分布的高斯相位生成器。

本發(fā)明顯著的有益效果體現(xiàn)在：雙高斯波束形成技術(shù)可以用在5G毫米波通信中，解決目前毫米波通信發(fā)射、接收雙方不能同時移動的缺點，采用高斯波束通信的時候，收發(fā)端波束不要求嚴格對準，通信雙方在波瓣波動范圍內(nèi)一直處于隨機建立連接的狀態(tài)。雖然接收信號在強度上會有能量高低變化，但數(shù)據(jù)通信可以一直保持順暢，并且發(fā)射端接收端可以低速移動。

雖然此技術(shù)旨在解決毫米波通信中的移動問題，但此技術(shù)同時適用于固定或處于移動中的毫米波通信設(shè)備。

附圖說明

圖1為發(fā)射端、接收端同時發(fā)射高斯波束實現(xiàn)毫米波無線通信；

圖2為高斯波束波瓣本身的寬窄，波瓣能量的分布。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，以下實施例并不是對本發(fā)明技術(shù)方案作的唯一限定，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案精神實質(zhì)下所做的任何等同變換或改動，均應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明通過發(fā)射端和接收端至少一端產(chǎn)生角度按照高斯分布的時變波束，使得通信雙方可以在一方或雙方移動時，波束不會完全分離，使得低速移動中的毫米波通信保持暢通，數(shù)據(jù)信息的傳輸不會中斷。

圖1所示是發(fā)射端和接收端同時使用高斯波束，波束的中心發(fā)射方向互相指向?qū)Ψ?，這種通信方式可以成為雙高斯波束通信方式，也是最佳的通信方式。還有兩種可行的方式：一是發(fā)射端發(fā)射高斯波束，接收端僅發(fā)射普通波束；二是發(fā)射端僅發(fā)射普通波束，接收端發(fā)射高斯波束。后兩種方式較雙高斯波束通信方式效果稍差，但相比于雙普通波束通信方式要好。高斯波通信方式可應(yīng)用于5G毫米波無線通信的室內(nèi)通信，通信的雙方可同處在低速運動當中，無需事先定位一方，或雙方都靜止。

高斯波束賦形的過程是：以發(fā)射端為例，如圖2所示，發(fā)射波的波瓣本身是一窄波瓣，波瓣的寬度是θ，波束的發(fā)射中心μ方向指向接收端；如果對發(fā)射波的角度施以控制，使其波瓣的擺動范圍擴大至以一定擺動范圍隨機發(fā)射，且發(fā)射的波束是以發(fā)射中心μ為對稱軸，以為波動范圍的正態(tài)分布N(μ,)形態(tài)，則因此稱為高斯波束合成。高斯波束合成后的發(fā)射能量(或者接收能量)分布同樣可以看成是以μ為中心，以為波動范圍的正態(tài)分布N(μ,)，因此，波束合成的最終效果就是發(fā)射能量在一定范圍內(nèi)逐漸擴散，被接收端大范圍地接收。

接收端的波束合成也是同樣的過程，接收端發(fā)射波的中心方向指向發(fā)射端，發(fā)射的波束也是以一定擺動范圍隨機發(fā)射，最后形成高斯波束，兩者對發(fā)，如圖1所示。

本發(fā)明同時提出一個簡單的角度按照高斯分布特點的時變波束，即高斯波束的形成方法是：

可以在普通的相位控制器上進行相應(yīng)改進，在調(diào)節(jié)波束中心角度的時候，加入一個角度按照高斯隨機分布的高斯相位生成器，使相位在一定范圍內(nèi)進行隨機變化，且符合高斯分布。因此可以在不改變原有波束波瓣寬度的情況下，在一個角度范圍內(nèi)，高速持續(xù)發(fā)射波束，讓波束橫截面的能量分布按照高斯分布輻射出去，由此實現(xiàn)高斯波束賦形。本發(fā)明中天線矩陣的相位控制方法在本質(zhì)上跟傳統(tǒng)相位控制方法沒有變，因此本方法可以結(jié)合各種現(xiàn)有的天線矩陣波束賦形技術(shù)。