CN109327248A - 一种广播波束赋形方法及基站 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种广播波束赋形方法及基站，该方法包括：确定接入基站的终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和TA；根据各终端的水平维到达角、垂直维到达角和TA，确定终端占比超过第一占比阈值的目标水平维区间范围、终端占比超过第二占比阈值的目标垂直维区间范围；将目标水平维区间范围的宽度确定为目标水平波束宽度，将目标垂直维区间范围的宽度确定为目标垂直波束宽度；获取与目标水平波束宽度、目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束所对应的波束赋形参数以对应调整各天线阵子的天线权值生成目标广播波束。本发明实施例提供的方法及基站能够形成适配用户热点的广播波束，提升用户热点的广播覆盖信号质量。
Description
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种广播波束赋形方法及基站。
背景技术
随着无线通信技术的不断发展，对于宽带无线通信系统的需求不断增加，需要充分利用多径传播，进一步开放空域资源，提高无线传输性能，因此在无线宽带网络中采用智能天线逐渐成为发展趋势。
智能天线的波束赋形基本原理是利用信号传输的空间特性，通过调整各振源上发射信号的权值，显示通信需要的波束。现有智能天线主要指的是8T8R(Transmit，发射；Receive，接收)天线；8T8R天线采用一维天线阵列，阵列形式设置后固定不变，通过波束赋形调整8T8R天线的水平维天线权值，可生成广播波束，在小区内进行扫描。
然而，现有基站通过固定的水平宽波束、垂直窄波束广播覆盖；通过对8T8R天线进行广播波束赋形，调整8T8R天线的水平维天线权值，生成符合上述波束设置的广播波束之后，广播波束固定，广播波束的水平波束宽度和垂直波束宽度不可动态调整。例如，现有的TDD-LTE(Time Division Duplexing-Long Term Evolution，时分双工长期演进)8T8R基站仅支持典型的水平波束宽度为65度、垂直波束宽度为6度的广播波束的覆盖。
而事实上，网络中用户通常是不均匀分布，用户热点的范围也不是固定不变的；若采用现有波宽不可动态调整的广播波束进行广播覆盖，将无法根据用户热点的变化而调整波束指向和波宽，导致用户热点的广播覆盖信号质量降低。
因此，有必要提出一种广播波束赋形方法，能够形成适配用户热点的广播波束，提升用户热点的广播覆盖信号质量。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种广播波束赋形方法及基站，能够形成适配用户热点的广播波束，提升用户热点的广播覆盖信号质量。
第一方面，本发明实施例提供了一种广播波束赋形方法，包括：
针对接入基站的每个终端，确定终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和时间提前量TA；
根据设定时间段内各终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和TA，确定终端占比超过第一占比阈值的目标水平维区间范围、终端占比超过第二占比阈值的目标垂直维区间范围；
将所述目标水平维区间范围的宽度确定为目标水平波束宽度，将所述目标垂直维区间范围的宽度确定为目标垂直波束宽度；
获取与所述目标水平波束宽度、所述目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束所对应的波束赋形参数；
根据所述波束赋形参数，对应调整所述二维天线阵列中各天线阵子的天线权值，以生成所述目标广播波束。
第二方面，本发明实施例提供了一种基站，包括：
终端位置确定模块，用于针对接入基站的每个终端，确定终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和时间提前量TA；
波束区间确定模块，用于根据设定时间段内各终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和TA，确定终端占比超过第一占比阈值的目标水平维区间范围、终端占比超过第二占比阈值的目标垂直维区间范围；
波束设置确定模块，用于将所述目标水平维区间范围的宽度确定为目标水平波束宽度，将所述目标垂直维区间范围的宽度确定为目标垂直波束宽度；
天线参数获取模块，用于获取与所述目标水平波束宽度、所述目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束所对应的波束赋形参数；
广播波束赋形模块，用于根据所述波束赋形参数，对应调整所述二维天线阵列中各天线阵子的天线权值，以生成所述目标广播波束。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器、存储器和总线，其中：
所述处理器、所述存储器通过总线完成相互间的通信；
所述处理器可以调用存储器中的计算机程序，以执行第一方面实施例提供的广播波束赋形方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面实施例提供的广播波束赋形方法。
本发明实施例提供的广播波束赋形方法及基站，针对接入基站的每个终端，确定终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和TA；根据设定时间段内各终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和TA，确定用户集中分布的目标水平维区间范围、目标垂直维区间范围；将目标水平维区间范围的宽度确定为目标水平波束宽度，将目标垂直维区间范围的宽度确定为目标垂直波束宽度；获取与目标水平波束宽度、目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束所对应的波束赋形参数，以调整二维天线阵列中各天线阵子的天线权值生成适配用户热点的目标广播波束，提高了用户热点的广播覆盖信号质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
图1示出了根据本发明一个实施例的广播波束赋形方法的示例性流程图；
图2示出了根据本发明一个实施例的终端分布示意图；
图3示出了根据本发明的一个实施例的终端信号到二维天线阵列的水平维入射示意图；
图4示出了不同天线阵子之间相位差的示意图；
图5示出了根据本发明的一个实施例的终端信号到二维天线阵列的垂直维入射示意图；
图6示出了根据本发明一个实施例的基站的示例性结构框图；
图7示出了根据本发明一个实施例的终端位置确定模块的示例性结构框图；
图8示出了根据本发明一个实施例的波束区间确定模块的示例性结构框图；
图9示出了根据本发明另一个实施例的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
本申请使用的“模块”、“装置”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内，一个模块也可以位于一台计算机上和/或分布于两台或更多台计算机之间。
如背景技术中所提到的，现有8T8R基站存在无法根据用户热点的变化而调整波束指向和波宽，导致用户热点的广播覆盖信号质量降低的缺陷。
鉴于现有技术的上述缺陷，本申请的发明人发现，Massive-MIMO(Massive-Multiple-Input Multiple-Out-put，大规模多输入多输出)天线技术引入了二维天线阵列。Massive-MIMO天线能够支持水平维度和垂直维度的加权处理，使得基站广播覆盖具有灵活调节的能力。相应地，基站可以提供的灵活、多样化广播覆盖波形，可以适合不同的应用场景。
考虑基于Massive-MIMO天线的基站提升频谱效率的主要手段是高空分复用层数；越是网络负荷高、用户配对层数多，越能体现Massive-MIMO天线性能。若基站仍然使用现有固定的水平宽波束、垂直窄波束广播覆盖，广播波束不根据用户热点的变化而动态调整，将不能充分发挥Massive-MIMO天线性能。
因此，针对现有的技术缺点，本发明的发明人考虑，可以基于Massive-MIMO天线提供一种广播波束赋形方法，能够准确地适配用户热点，充分发挥Massive-MIMO天线性能。具体地，可以计算终端接入时终端到二维天线阵列的水平维AOA(Angle-of-Arrival，到达角)、垂直维AOA和TA(Timing Advance，时间提前量)；通过设定时间段内的累计统计，汇总出基站小区的终端的空间分布，进而通过终端集中分布的水平维区间范围确定水平波束宽度，通过终端集中分布的垂直维区间范围确定垂直波束宽度，将与上述水平波束宽度、垂直波束宽度匹配的广播波束确定为最佳的天线波束选择。由于水平波束宽度、垂直波束宽度是基于终端集中分布区所确定的，因此，通过与上述水平波束宽度、垂直波束宽度匹配的广播波束对应的波束赋形参数进行波束赋形，将得到准确指向终端集中分布的用户热点的广播波束，提高用户热点的广播覆盖信号质量。
下面结合附图详细说明本发明的技术方案。
参考图1，其示出了根据本发明一个实施例的广播波束赋形方法的示例性流程图。
如图1所示，本发明一个实施例的广播波束赋形方法，可以包括如下步骤：
S110：针对接入基站的每个终端，确定终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和时间提前量。
本发明实施例中，为了得到匹配用户热点的广播波束，可以首先对小区内的终端进行空间定位。实际应用中，终端的空间定位可以通过终端上行SRS(Sounding ReferenceSignal，信道探测参考信号)的AOA和TA来实现，其中，AOA用于指示终端相对基站的方向，TA用于指示终端相对基站的距离。
本发明实施例中，基站天线采用二维天线阵列，因此，相应地，在进行终端定位时，需要计算两个维度的AOA，即终端到二维天线阵列的水平维到达角、终端到二维天线阵列的垂直维到达角，并根据TA确定终端到二维天线阵列的距离。
具体地，终端到二维天线阵列的水平维到达角可通过如下方式确定：
根据二维天线阵列中各水平维天线阵子在终端接入时的信道响应和水平维天线阵子之间相位差，计算预设的不同入射水平偏离角下各自对应的空间谱；选取空间谱最大值对应的入射水平偏离角为终端的水平维入射到达角估计值；将终端的水平维入射到达角估计值和天线阵列水平法线方向与正北方向的夹角的累加值确定为终端到二维天线阵列的水平维到达角。
相应地，终端到二维天线阵列的垂直维到达角可通过如下方式确定：
根据二维天线阵列中各垂直维天线阵子在终端接入时的信道响应和垂直维天线阵子之间相位差，计算预设的不同入射垂直偏离角下各自对应的空间谱；选取空间谱最大值对应的入射垂直偏离角为终端的垂直维入射到达角估计值；将终端的垂直维入射到达角估计值和天线阵列垂直法线方向与正南方向的夹角的累加值确定为终端到二维天线阵列的垂直维到达角。
关于终端到二维天线阵列的水平维到达角和终端到二维天线阵列的垂直维到达角的具体计算，将在后续提供一个实施例详细介绍。
S120：根据设定时间段内各终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和TA，确定终端占比超过第一占比阈值的目标水平维区间范围、终端占比超过第二占比阈值的目标垂直维区间范围。
本发明实施例中，基站可以根据终端到二维天线阵列的水平维到达角和垂直维到达角确定终端所处的空间方向。为了指向用户热点，基站根据设定时间段内各终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和TA，定位出各终端相对二维天线阵列的位置，得到设定时间段内终端的整体分布，如图2所示；继而，可以基于终端的整体分布确定出水平维终端集中分布的区域，以及垂直维终端集中分布的区域。
其中，水平维终端集中分布的区域指的是终端占比超过第一占比阈值的目标水平维区间范围，垂直维终端集中分布的区域指的是终端占比超过第二占比阈值的目标垂直维区间范围。
本发明实施例中，目标水平维区间范围可通过如下方式确定：
计算设定时间段内各终端到二维天线阵列的水平维到达角的平均值；以该平均值为中心，以第一设定角度为步长选取若干个水平维区间，并以预设的时间提前量阈值为半径，从各水平维区间截取出对应的水平维区间范围；根据各终端的水平维到达角和TA，统计各水平维区间范围内的终端占比；从终端占比超过第一占比阈值的各水平维区间范围中选取宽度最小的区间范围为目标水平维区间范围。
相应地，目标垂直维区间范围可通过如下方式确定：
计算设定时间段内各终端到二维天线阵列的垂直维到达角的平均值；以该平均值为中心，以第二设定角度为步长选取若干个垂直维区间，并以预设的时间提前量阈值为半径，从各垂直维区间截取出对应的垂直维区间范围；根据各终端的垂直维到达角和TA，统计各垂直维区间范围内的终端占比；从终端占比超过第二占比阈值的各垂直维区间范围中选取宽度最小的区间范围为目标垂直维区间范围。
其中，第一占比阈值和第二占比阈值由本领域技术人员根据实际需求进行设置，第一占比阈值与第二占比阈值可以相同或不同。例如，第一占比阈值和第二占比阈值可以同时设置为80％或85％。
S130：将目标水平维区间范围的宽度确定为目标水平波束宽度，将目标垂直维区间范围的宽度确定为目标垂直波束宽度。
本发明实施例中，通过步骤S130确定出的目标水平维区间范围和目标垂直维区间范围内终端分布比较集中，因此，为了使得后续形成的广播波束能够匹配用户热点，可以根据目标水平维区间范围的两个边界所各自对应的水平维角度，计算出目标水平维区间范围的宽度，并将目标水平维区间范围的宽度确定为目标水平波束宽度。
相应地，可以根据目标垂直维区间范围的两个边界所各自对应的垂直维角度，计算出目标垂直维区间范围的宽度，并将目标垂直维区间范围的宽度确定为目标垂直波束宽度。
S140：获取与目标水平波束宽度、目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束所对应的波束赋形参数。
本发明实施例中，通过步骤S130获取了与用户热点适配的目标水平波束宽度和目标垂直波束宽度之后，可以获取与目标水平波束宽度、目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束所对应的波束赋形参数。
实际应用中，基站的二维天线阵列存在对应的广播波束映射表；广播波束映射表中存储有该二维天线阵列支持的各种广播波束所对应的水平波束宽度、垂直波束宽度，以及对应的波束赋形参数。
因此，本发明实施例中，可以在基站的二维天线阵列对应的广播波束映射表中，查找是否存在与目标水平波束宽度和目标垂直波束宽度一致的广播波束。
若是，则将该广播波束确定为与目标水平波束宽度和目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束，从广播波束映射表中获取目标广播波束所对应的波束赋形参数。
进一步地，若广播波束映射表中不存在与目标水平波束宽度和目标垂直波束宽度一致的广播波束，则可以从广播波束映射表查找与目标水平波束宽度差值最小的P个候选水平波束宽度所对应的广播波束。继而，从与候选水平波束宽度所对应的广播波束中，查找出与目标垂直波束宽度差值最小的Q个候选垂直波束宽度所对应的广播波束，并作为候选广播波束。最后，根据各终端到二维天线阵列的水平维到达角和垂直维到达角，将终端占比最大的候选广播波束确定为与目标水平波束宽度和目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束，从广播波束映射表中获取目标广播波束所对应的波束赋形参数。
其中，P、Q均为大于1的整数。例如，P、Q分别取值为2。按照优先映射水平维广播波束的原则，选取最接近目标水平波束宽度对应的两个候选水平波束宽度θx1、θx2；在此基础上，选取最接近目标垂直波束宽度对应的两个候选垂直波束宽度θy1、θy2。根据终端分布的统计，取以下四个候选广播波束(θx1，θy1)、(θx2，θy1)、(θx1，θy2)、(θx2，θy2)中终端占比最大的广播波束为目标广播波束。继而，广播波束映射表中获取目标广播波束所对应的波束赋形参数。
S150：根据波束赋形参数，对应调整二维天线阵列中各天线阵子的天线权值，以生成目标广播波束。
本发明实施例中，可以根据步骤S140得到的目标广播波束所对应的波束赋形参数，对应调整二维天线阵列中各天线阵子的天线权值，以生成适配用户热点的目标广播波束。
从上面描述可以看出，针对现有8T8R基站无法根据用户热点的变化而动态调整广播波束的问题，本发明实施例中，可以针对接入基站的每个终端，确定终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和时间提前量；根据设定时间段内各终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和时间提前量，确定用户集中分布的目标水平维区间范围、目标垂直维区间范围；将目标水平维区间范围的宽度确定为目标水平波束宽度，将目标垂直维区间范围的宽度确定为目标垂直波束宽度；获取与目标水平波束宽度、目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束所对应的波束赋形参数，以调整二维天线阵列中各天线阵子的天线权值生成适配用户热点的目标广播波束，提高了用户热点的广播覆盖信号质量。
参考图3，其示出了根据本发明的一个实施例的终端信号到二维天线阵列的水平维入射示意图。如图3所示，基站天线采用的是二维双极化天线阵列，每个天线单元包含一个垂直极化的天线和一个水平极化的天线，基站天线在水平维的天线阵子为16，在垂直维的天线阵子为8。
图3中所示AOA1为终端到二维天线阵列的水平维到达角，θBS1为天线阵列水平法线方向与正北方向的夹角；θAOA1为终端的水平维入射到达角估计值。
终端到二维天线阵列的水平维到达角可以通过如下方式计算得到：
1)根据二维天线阵列中各水平维天线阵子在终端接入时的信道响应，计算接收协方差矩阵R'8×8；
获取终端接入时二维天线阵列中各水平维天线阵子的信道响应，得到信道响应矩阵H；根据得到信道响应矩阵H，确定初始接收协方差矩阵R16×16为：
由于每一对交叉极化天线有两个极化方向，两个极化方向的协方差矩阵分别为(R1)8×8和(R2)8×8，接收协方差矩阵可以看做两个极化方向的协方差矩阵相加：
R'8×8＝(R1)8×8+(R2)8×8
2)水平维天线阵子之间相位差，计算预设的不同入射水平偏离角下的相位矩阵w(θ)；
定义w(θ)为：
θ∈[-90°,-85°,-80°,...,80°,85°]
其中，θ为入射水平偏离角，入射波离水平维阵面法线的偏离角；为天线间距导致的天线口信号相位差，i表示第i个天线单元；d表示相邻天线单元间距；λ为入射波波长。
参考图4，其示出了不同天线阵子之间相位差的示意图。由于信号到达不同天线阵子存在时延，两个天线阵子之间由于时延带来的相位差的计算，dsin(θ)相当于波长λ的倍数决定了天线口信号的相位差的大小。
3)根据接收协方差矩阵R'8×8、不同入射水平偏离角下的相位矩阵w(θ)，计算不同入射水平偏离角下各自对应的空间谱P(θ)；
定义空间谱P(θ)为：
P(θ)＝wH 1×8(θ)·R'8×8·w8×1(θ)
4)选取选取空间谱最大值对应的入射水平偏离角为终端的水平维入射到达角估计值。
参考图5，其示出了根据本发明的一个实施例的终端信号到二维天线阵列的垂直维入射示意图。如图5所示，基站天线采用的是二维双极化天线阵列，每个天线单元包含一个垂直极化的天线和一个水平极化的天线，基站天线在水平维的天线阵子为16，在垂直维的天线阵子为8。
图5中所示AOA2为终端到二维天线阵列的垂直维到达角，θBS2为天线阵列垂直法线方向与正南方向的夹角；θAOA2为终端的水平维入射到达角估计值。
终端到二维天线阵列的垂直维到达角可以通过如下方式计算得到：
1)根据二维天线阵列中各垂直维天线阵子在终端接入时的信道响应，计算接收协方差矩阵R'4×4；
获取终端接入时二维天线阵列中各垂直维天线阵子的信道响应，得到信道响应矩阵H；根据得到信道响应矩阵H，确定初始接收协方差矩阵R16×16为：
由于每一对交叉极化天线有两个极化方向，两个极化方向的协方差矩阵分别为(R1)4×4和(R2)4×4，接收协方差矩阵可以看做两个极化方向的协方差矩阵相加：
R'4×4＝(R1)4×4+(R2)4×4
2)水平维天线阵子之间相位差，计算预设的不同入射水平偏离角下的相位矩阵w(θ)；
定义w(θ)为：
θ∈[-90°,-85°,-80°,...,80°,85°]
其中，θ为入射水平偏离角，入射波离水平维阵面法线的偏离角；为天线间距导致的天线口信号相位差，i表示第i个天线单元；d表示相邻天线单元间距；λ为入射波波长。
3)根据接收协方差矩阵R'4×4、不同入射垂直偏离角下的相位矩阵w(θ)，计算不同入射垂直偏离角下各自对应的空间谱P(θ)；
定义空间谱P(θ)为：
P(θ)＝wH 1×4(θ)·R'4×4·w4×1(θ)
4)选取选取空间谱最大值对应的入射垂直偏离角为终端的垂直维入射到达角估计值。
在上述实施例的基础上，参考图6，其示出了根据本发明一个实施例的基站的示例性结构框图。
如图6所示，本发明实施例提供的基站600可以包括：终端位置确定模块601、波束区间确定模块602、波束设置确定模块603、天线参数获取模块604和广播波束赋形模块605。
其中，终端位置确定模块601用于针对接入基站的每个终端，确定终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和TA。
波束区间确定模块602用于根据设定时间段内各终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和TA，确定终端占比超过第一占比阈值的目标水平维区间范围、终端占比超过第二占比阈值的目标垂直维区间范围。
波束设置确定模块603用于将目标水平维区间范围的宽度确定为目标水平波束宽度，将目标垂直维区间范围的宽度确定为目标垂直波束宽度。
天线参数获取模块604用于获取与目标水平波束宽度、目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束所对应的波束赋形参数。
广播波束赋形模块605用于根据波束赋形参数，对应调整二维天线阵列中各天线阵子的天线权值，以生成目标广播波束。
参考图7，其示出了根据本发明一个实施例的终端位置确定模块的示例性结构框图。
如图7所示，本发明实施例提供的终端位置确定模块601可以包括：水平位置确定单元701和垂直位置确定单元702。
水平位置确定单元701用于根据二维天线阵列中各水平维天线阵子在终端接入时的信道响应和水平维天线阵子之间相位差，计算预设的不同入射水平偏离角下各自对应的空间谱；选取空间谱最大值对应的入射水平偏离角为终端的水平维入射到达角估计值；将终端的水平维入射到达角估计值和天线阵列水平法线方向与正北方向的夹角的累加值确定为终端到二维天线阵列的水平维到达角。
垂直位置确定单元702用于根据二维天线阵列中各垂直维天线阵子在终端接入时的信道响应和垂直维天线阵子之间相位差，计算预设的不同入射垂直偏离角下各自对应的空间谱；选取空间谱最大值对应的入射垂直偏离角为终端的垂直维入射到达角估计值；将终端的垂直维入射到达角估计值和天线阵列垂直法线方向与正南方向的夹角的累加值确定为终端到二维天线阵列的垂直维到达角。
参考图8，其示出了根据本发明一个实施例的波束区间确定模块的示例性结构框图。
如图8所示，本发明实施例提供的波束区间确定模块602可以包括：水平区间确定单元801和垂直区间确定单元802。
水平区间确定单元801用于计算设定时间段内各终端到二维天线阵列的水平维到达角的平均值；以该平均值为中心，以第一设定角度为步长选取若干个水平维区间，并以预设的时间提前量阈值为半径，从各水平维区间截取出对应的水平维区间范围；根据各终端的水平维到达角和TA，统计各水平维区间范围内的终端占比；从终端占比超过第一占比阈值的各水平维区间范围中选取宽度最小的区间范围为目标水平维区间范围。
垂直区间确定单元802用于计算设定时间段内各终端到二维天线阵列的垂直维到达角的平均值；以该平均值为中心，以第二设定角度为步长选取若干个垂直维区间，并以预设的时间提前量阈值为半径，从各垂直维区间截取出对应的垂直维区间范围；根据各终端的垂直维到达角和TA，统计各垂直维区间范围内的终端占比；从终端占比超过第二占比阈值的各垂直维区间范围中选取宽度最小的区间范围为目标垂直维区间范围。
应当理解，基站600中记载的诸模块与图1描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征同样适用于基站600、及其中包含的模块和模块下的单元，在此不再赘述。
参考图9，其示出了根据本发明另一个实施例的电子设备的实体结构示意图。如图9所示，该电子设备900可以包括：处理器(processor)901、存储器(memory)902和总线903，其中，处理器901，存储器902通过总线903完成相互间的通信。处理器901可以调用存储器902中的计算机程序，以执行上述图1所示实施例所提供的方法，例如包括：
可选地，处理器901可以调用存储器902中的计算机程序，以执行上述图1所示实施例所提供的方法，例如包括：
针对接入基站的每个终端，确定终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和TA；根据设定时间段内各终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和TA，确定终端占比超过第一占比阈值的目标水平维区间范围、终端占比超过第二占比阈值的目标垂直维区间范围；将目标水平维区间范围的宽度确定为目标水平波束宽度，将目标垂直维区间范围的宽度确定为目标垂直波束宽度；获取与目标水平波束宽度、目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束所对应的波束赋形参数；根据波束赋形参数，对应调整二维天线阵列中各天线阵子的天线权值，以生成目标广播波束。
本发明实施例提供另一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机程序，计算机程序使计算机执行上述图1所示实施例所提供的方法，例如包括：
针对接入基站的每个终端，确定终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和TA；根据设定时间段内各终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和TA，确定终端占比超过第一占比阈值的目标水平维区间范围、终端占比超过第二占比阈值的目标垂直维区间范围；将目标水平维区间范围的宽度确定为目标水平波束宽度，将目标垂直维区间范围的宽度确定为目标垂直波束宽度；获取与目标水平波束宽度、目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束所对应的波束赋形参数；根据波束赋形参数，对应调整二维天线阵列中各天线阵子的天线权值，以生成目标广播波束。
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的基站的实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种广播波束赋形方法，其特征在于，包括：
针对接入基站的每个终端，确定终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和时间提前量TA；
根据设定时间段内各终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和TA，确定终端占比超过第一占比阈值的目标水平维区间范围、终端占比超过第二占比阈值的目标垂直维区间范围；
将所述目标水平维区间范围的宽度确定为目标水平波束宽度，将所述目标垂直维区间范围的宽度确定为目标垂直波束宽度；
获取与所述目标水平波束宽度、所述目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束所对应的波束赋形参数；
根据所述波束赋形参数，对应调整所述二维天线阵列中各天线阵子的天线权值，以生成所述目标广播波束。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端到二维天线阵列的水平维到达角通过如下方式确定：
根据二维天线阵列中各水平维天线阵子在终端接入时的信道响应和水平维天线阵子之间相位差，计算预设的不同入射水平偏离角下各自对应的空间谱；
选取空间谱最大值对应的入射水平偏离角为终端的水平维入射到达角估计值；
将终端的水平维入射到达角估计值和天线阵列水平法线方向与正北方向的夹角的累加值确定为终端到二维天线阵列的水平维到达角；相应地，
所述终端到二维天线阵列的垂直维到达角通过如下方式确定：
根据二维天线阵列中各垂直维天线阵子在终端接入时的信道响应和垂直维天线阵子之间相位差，计算预设的不同入射垂直偏离角下各自对应的空间谱；
选取空间谱最大值对应的入射垂直偏离角为终端的垂直维入射到达角估计值；
将终端的垂直维入射到达角估计值和天线阵列垂直法线方向与正南方向的夹角的累加值确定为终端到二维天线阵列的垂直维到达角。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标水平维区间范围通过如下方式确定：
计算设定时间段内各终端到二维天线阵列的水平维到达角的平均值；
以该平均值为中心，以第一设定角度为步长选取若干个水平维区间，并以预设的时间提前量阈值为半径，从各水平维区间截取出对应的水平维区间范围；
根据各终端的水平维到达角和TA，统计各水平维区间范围内的终端占比；
从终端占比超过第一占比阈值的各水平维区间范围中选取宽度最小的区间范围为目标水平维区间范围；相应地，
所述目标垂直维区间范围通过如下方式确定：
计算所述设定时间段内各终端到二维天线阵列的垂直维到达角的平均值；
以该平均值为中心，以第二设定角度为步长选取若干个垂直维区间，并以预设的时间提前量阈值为半径，从各垂直维区间截取出对应的垂直维区间范围；
根据各终端的垂直维到达角和TA，统计各垂直维区间范围内的终端占比；
从终端占比超过第二占比阈值的各垂直维区间范围中选取宽度最小的区间范围为目标垂直维区间范围。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取与所述目标水平波束宽度、所述目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束所对应的波束赋形参数，具体包括：
在所述二维天线阵列对应的广播波束映射表中，查找是否存在与所述目标水平波束宽度和所述目标垂直波束宽度一致的广播波束；
若是，则将该广播波束确定为与所述目标水平波束宽度和所述目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束，从所述广播波束映射表中获取目标广播波束所对应的波束赋形参数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取与所述目标水平波束宽度、所述目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束所对应的波束赋形参数，具体包括：
若所述广播波束映射表中不存在与所述目标水平波束宽度和所述目标垂直波束宽度一致的广播波束，则从所述广播波束映射表查找与所述目标水平波束宽度差值最小的P个候选水平波束宽度所对应的广播波束，P为大于1的整数；
从与候选水平波束宽度所对应的广播波束中，查找出与所述目标垂直波束宽度差值最小的Q个候选垂直波束宽度所对应的广播波束，并作为候选广播波束，Q为大于1的整数；
根据各终端到二维天线阵列的水平维到达角和垂直维到达角，将终端占比最大的候选广播波束确定为与所述目标水平波束宽度和所述目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束，从所述广播波束映射表中获取目标广播波束所对应的波束赋形参数。
6.一种基站，其特征在于，包括：
终端位置确定模块，用于针对接入基站的每个终端，确定终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和时间提前量TA；
波束区间确定模块，用于根据设定时间段内各终端到二维天线阵列的水平维到达角、垂直维到达角和TA，确定终端占比超过第一占比阈值的目标水平维区间范围、终端占比超过第二占比阈值的目标垂直维区间范围；
波束设置确定模块，用于将所述目标水平维区间范围的宽度确定为目标水平波束宽度，将所述目标垂直维区间范围的宽度确定为目标垂直波束宽度；
天线参数获取模块，用于获取与所述目标水平波束宽度、所述目标垂直波束宽度匹配的目标广播波束所对应的波束赋形参数；
广播波束赋形模块，用于根据所述波束赋形参数，对应调整所述二维天线阵列中各天线阵子的天线权值，以生成所述目标广播波束。
7.根据权利要求6所述的基站，其特征在于，所述终端位置确定模块具体包括：
水平位置确定单元，用于根据二维天线阵列中各水平维天线阵子在终端接入时的信道响应和水平维天线阵子之间相位差，计算预设的不同入射水平偏离角下各自对应的空间谱；选取空间谱最大值对应的入射水平偏离角为终端的水平维入射到达角估计值；将终端的水平维入射到达角估计值和天线阵列水平法线方向与正北方向的夹角的累加值确定为终端到二维天线阵列的水平维到达角；
垂直位置确定单元，用于根据二维天线阵列中各垂直维天线阵子在终端接入时的信道响应和垂直维天线阵子之间相位差，计算预设的不同入射垂直偏离角下各自对应的空间谱；选取空间谱最大值对应的入射垂直偏离角为终端的垂直维入射到达角估计值；将终端的垂直维入射到达角估计值和天线阵列垂直法线方向与正南方向的夹角的累加值确定为终端到二维天线阵列的垂直维到达角。
8.根据权利要求7所述的基站，其特征在于，所述波束区间确定模块具体包括：
水平区间确定单元，用于计算设定时间段内各终端到二维天线阵列的水平维到达角的平均值；以该平均值为中心，以第一设定角度为步长选取若干个水平维区间，并以预设的时间提前量阈值为半径，从各水平维区间截取出对应的水平维区间范围；根据各终端的水平维到达角和TA，统计各水平维区间范围内的终端占比；从终端占比超过第一占比阈值的各水平维区间范围中选取宽度最小的区间范围为目标水平维区间范围；
垂直区间确定单元，用于计算所述设定时间段内各终端到二维天线阵列的垂直维到达角的平均值；以该平均值为中心，以第二设定角度为步长选取若干个垂直维区间，并以预设的时间提前量阈值为半径，从各垂直维区间截取出对应的垂直维区间范围；根据各终端的垂直维到达角和TA，统计各垂直维区间范围内的终端占比；从终端占比超过第二占比阈值的各垂直维区间范围中选取宽度最小的区间范围为目标垂直维区间范围。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器和总线，其中：
所述处理器，所述存储器通过总线完成相互间的通信；
所述处理器可以调用存储器中的计算机程序，以执行如权利要求1-6任意一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任意一项所述方法的步骤。
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