CN109560848A - 一种用户数据的模拟波束赋形方法及装置 - Google Patents

一种用户数据的模拟波束赋形方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种用户数据的模拟波束赋形方法及装置，该模拟波束赋形方法包括：获取各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵；根据各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵建立模拟波束赋形的目标函数；根据目标函数，生成使各通信链路的最小信干噪比的和最大的模拟波束赋形权值向量；根据模拟波束赋形权值向量，对待发送的用户数据进行模拟波束赋形。本发明由于考虑了每条通信链路中信干噪比最小的上行链路或下行链路，保证了用户通信资源的公平性，对用户数据进行模拟波束赋形使用的模拟波束赋形权值向量能够使各通信链路的最小信干噪比的和最大，提高了临近空间高空平台通信的传输速率。

Description

一种用户数据的模拟波束赋形方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种用户数据的模拟波束赋形方法及装置。
背景技术
由于临近空间HAPS(High Altitude Platform Station，高空平台)一般由太阳能电池供电，且需要支持夜间飞行和持续服务，因此HAPS通信系统为功率受限系统，毫米波频段虽然为高速数据传输提供了充足的带宽，但是该频段的电磁波在空间传输中衰减严重，因此需要大规模天线阵列和波束赋形技术提供充足的赋形增益弥补高频通信带来的信号衰减。但是，如果在大规模天线阵列中应用传统的数字波束赋形技术，则需要大量的射频链(RF chain)实现基带加权处理，功耗高，不适用于功率受限的HAPS通信系统。因此，为了提供可靠的通信传输和提高HAPS通信的信道容量，需要提供一种适合的模拟波束赋形技术方案来满足毫米波临近空间通信的需求。
现有的模拟波束赋形方法基于码本和收发信机之间的信令交互完成权值确定，复杂度较低但是增加了信令开销，降低了通信系统的传输速率。因此，如何提高通信系统的传输速率成为亟待解决的问题。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例提出了一种用户数据的模拟波束赋形方法及装置，用以解决现有模拟波束赋形方法降低了通信系统的传输速率的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面，提供了一种用户数据的模拟波束赋形方法，该模拟波束赋形方法包括：获取各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵；根据所述各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵建立模拟波束赋形的目标函数；根据所述目标函数，生成使所述各通信链路的最小信干噪比的和最大的模拟波束赋形权值向量；根据所述模拟波束赋形权值向量，对待发送的用户数据进行模拟波束赋形。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述目标函数为：
其中，表示上行链路的信干噪比，表示下行链路的信干噪比，L表示用户对数或赋形波束个数，表示第l个赋形波束的模拟波束赋形权值向量，表示第l′个赋形波束的模拟波束赋形权值向量，表示第j个赋形波束的模拟波束赋形权值向量，hu,l表示第l个赋形波束的上行信道矩阵，hu,j表示第j个赋形波束的上行信道矩阵，hd,l表示第l个赋形波束的下行信道矩阵，Pl′表示第l′个赋形波束的功率，Pj表示第j个赋形波束的功率，和分别表示上行链路和下行链路的噪声功率；
所述目标函数的第一约束条件为：
其中，Pl表示第l个赋形波束的功率，PHAPS表示临近空间高空平台的最大功率，β表示用户接收机的干扰门限值，M表示临近空间高空平台的存储因子，Nt表示临近空间高空平台的天线数。
结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，根据所述目标函数，生成使所述各通信链路的最小信干噪比的和最大的模拟波束赋形权值向量，包括：采用上图法简化所述目标函数，对简化后的目标函数增加第二约束条件；采用半定松弛法对所述第一约束条件和所述第二约束条件进行简化，得到简化后的约束条件；采用内点法和二分法对所述简化后的约束条件进行求解，得到模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵；对所述可行松弛矩阵进行特征分解，得到所述模拟波束赋形权值向量。
结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，采用上图法简化所述目标函数，对简化后的目标函数增加第二约束条件，包括：
采用上图法将所述目标函数简化为：
对所述简化后的目标函数增加第二约束条件：
其中，γ表示上行链路和下行链路信干噪比的共同下界。
结合第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，采用半定松弛法对所述第一约束条件和所述第二约束条件进行简化，得到的简化后的约束条件为：
其中，Wl表示第l个赋形波束的模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵，Wl′表示第l′个赋形波束的模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵，Wj表示第j个赋形波束的模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵， Hu，l和Hd，l分别表示第l个赋形波束的上行信道矩阵和下行信道矩阵的等效信道矩阵，
结合第一方面第四实施方式，在第一方面第五实施方式中，采用内点法和二分法对所述简化后的约束条件进行求解，得到模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵，包括：步骤S331：根据所述信干噪比的预设上界和预设下界确定第一信干噪比；步骤S332：将所述第一信干噪比替换所述简化后的约束条件中的所述上行链路和下行链路信干噪比的共同下界，采用内点法对所述简化后的约束条件进行求解；步骤S333：判断是否存在所述第一信干噪比对应的满足所述简化后的约束条件的可行解，当存在所述可行解时，执行步骤S334；步骤S334：使用所述第一信干噪比更新所述信干噪比的预设下界；步骤S335：判断所述信干噪比的当前预设上界与预设下界的差值是否小于预设值，当所述信干噪比的当前预设上界与预设下界的差值小于预设值时，执行步骤S336；步骤S336：记录当前可行松弛矩阵。
结合第一方面第五实施方式，在第一方面第六实施方式中，当不存在所述可行解时，使用所述第一信干噪比更新所述信干噪比的预设上界，根据所述信干噪比的当前预设上界和预设下界更新所述第一信干噪比，返回所述步骤S332。
结合第一方面第五实施方式，在第一方面第七实施方式中，当所述信干噪比的当前预设上界与预设下界的差值大于或等于所述预设值时，根据所述信干噪比的当前预设上界和预设下界更新所述第一信干噪比，返回所述步骤S332。
结合第一方面第五至第七实施方式中任一实施方式，在第一方面第八实施方式中，对所述可行松弛矩阵进行特征分解，得到所述模拟波束赋形权值向量，包括：对所述可行松弛矩阵进行特征分解，得到特征分解结果其中，矩阵Xl表示所述可行松弛矩阵的特征向量构成的矩阵，矩阵Yl表示所述可行松弛矩阵的特征值构成的对角矩阵；根据所述矩阵Yl中的最大特征值，得到所述最大特征值对应的Xl中的特征向量xl；根据以下公式得到所述模拟波束赋形权值向量：
本发明第二方面，提供了一种用户数据的模拟波束赋形装置，该模拟波束赋形装置包括：信息获取模块，用于获取各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵；目标函数建立模块，用于根据所述各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵建立模拟波束赋形的目标函数；权值向量生成模块，用于根据所述目标函数，生成使所述各通信链路的最小信干噪比的和最大的模拟波束赋形权值向量；波束赋形模块，用于根据所述模拟波束赋形权值向量，对待发送的用户数据进行模拟波束赋形。
本发明第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行本发明第一方面或第一方面任一实施方式所述的模拟波束赋形方法。
本发明第四方面，提供了一种用户数据的模拟波束赋形设备，该模拟波束赋形设备包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行本发明第一方面或第一方面任一实施方式所述的模拟波束赋形方法。
本发明技术方案，与现有技术相比，至少具有如下优点：
本发明实施例提供了一种用户数据的模拟波束赋形方法及装置，该模拟波束赋形方法中，根据各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵建立模拟波束赋形的目标函数，生成使各通信链路的最小信干噪比的和最大的模拟波束赋形权值向量，根据该模拟波束赋形权值向量，对待发送的用户数据进行模拟波束赋形，由于考虑了每条通信链路中信干噪比最小的上行链路或下行链路，保证了用户通信资源的公平性，对用户数据进行模拟波束赋形使用的模拟波束赋形权值向量能够使各通信链路的最小信干噪比的和最大，提高了临近空间高空平台通信的传输速率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例的应用场景示意图；
图2为本发明实施例中用户数据的模拟波束赋形方法的一个具体示例的流程图；
图3为本发明实施例中用户数据的模拟波束赋形方法的步骤S3的一个具体示例的流程图；
图4本发明实施例中用户数据的模拟波束赋形方法的步骤S31的一个具体示例的流程图；
图5本发明实施例中用户数据的模拟波束赋形方法的步骤S33的一个具体示例的流程图；
图6本发明实施例中用户数据的模拟波束赋形方法的步骤S34的一个具体示例的流程图；
图7本发明实施例中用户数据的模拟波束赋形装置的一个具体示例的原理框图；
图8本发明实施例中用户数据的模拟波束赋形设备的一个具体示例的原理框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1所示，是本发明实施例的临近空间HAPS毫米波通信场景示意图。本发明实施例的通信场景为：HAPS发射总功率PHAPS，HAPS使用平面阵天线，天线数为Nt，向地面形成L个指向性波束，覆盖L对用户链路(L个上行用户，L个下行用户)，用户采用单天线并假定用户发射功率为1，基于已知的信道状态信息确定每一条通信链路的Nt×1维度的上行信道矩阵hu，l和Nt×1维度的下行信道矩阵hd，l。
本发明实施例提供了一种用户数据的模拟波束赋形方法，如图2所示，该模拟波束赋形方法包括：
步骤S1：获取各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵；
步骤S2：根据各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵建立模拟波束赋形的目标函数；
步骤S3：根据目标函数，生成使各通信链路的最小信干噪比的和最大的模拟波束赋形权值向量；
步骤S4：根据模拟波束赋形权值向量，对待发送的用户数据进行模拟波束赋形。
通过上述步骤S1至步骤S4，本发明实施例提供的用户数据的模拟波束赋形方法，根据各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵建立模拟波束赋形的目标函数，生成使各通信链路的最小信干噪比的和最大的模拟波束赋形权值向量，根据该模拟波束赋形权值向量，对待发送的用户数据进行模拟波束赋形，由于考虑了每条通信链路中信干噪比最小的上行链路或下行链路，保证了用户通信资源的公平性，对用户数据进行模拟波束赋形使用的模拟波束赋形权值向量能够使各通信链路的最小信干噪比的和最大，提高了临近空间高空平台通信的传输速率。
在上述步骤S2中，建立的目标函数为：
其中，L表示用户对数或赋形波束个数，表示第l个赋形波束的模拟波束赋形权值向量，表示第l′个赋形波束的模拟波束赋形权值向量，表示第j个赋形波束的模拟波束赋形权值向量，hu，l表示第l个赋形波束的上行信道矩阵，hu，j表示第j个赋形波束的上行信道矩阵，hd，l表示第l个赋形波束的下行信道矩阵，Pl′表示第l′个赋形波束的功率，Pj表示第j个赋形波束的功率，和分别表示上行链路和下行链路的噪声功率。
在上述目标函数中，表示上行链路的信干噪比，表示下行链路的信干噪比，对于每一条通信链路而言，上行链路和下行链路最小的信干噪比(SINR)代表整条链路的信干噪比，因此，上述目标函数的含义是最大化L条通信链路的最小SINR值，进而使得总传输速率最大化。
该目标函数的第一约束条件为：
其中，Pl表示第l个赋形波束的功率，PHAPS表示临近空间高空平台的最大功率，β表示用户接收机的干扰门限值，M表示临近空间高空平台的存储因子，Nt表示临近空间高空平台的天线数，l′表示同一条链路的两个用户可能在同一波束内，也可能在不同波束内(即l′不一定等于l)。
在上述第一约束条件中，从上至下依次表示：HAPS总功率受限，所有波束的总功率不得高于HAPS的最大功率；上行链路的干扰分量不得超过接收机的干扰门限值β；下行链路的干扰分量不得超过接收机的干扰门限值β；HAPS存储能力受限，即同一通信链路上行数据速率与下行数据速率差值不得超过HAPS的存储因子M；波束赋形方式为模拟波束赋形，即波束赋形向量只能进行通过射频的相移器进行相位调整，幅度恒定。
如图3所示，在上述步骤S3中，根据目标函数，生成使各通信链路的最小信干噪比的和最大的模拟波束赋形权值向量，包括：
步骤S31：采用上图法简化目标函数，对简化后的目标函数增加第二约束条件；
具体地，如图4所示，步骤S31包括：
步骤S311：采用上图法将目标函数简化为：
步骤S312：对简化后的目标函数增加第二约束条件：
其中，γ表示上行链路和下行链路信干噪比的共同下界。
步骤S32：采用半定松弛法对第一约束条件和第二约束条件进行简化，得到简化后的约束条件；
在上述第二约束条件中：
其中，Trace(·)表示求矩阵的迹。
根据
得到简化后的约束条件为：
其中，Wl表示第l个赋形波束的模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵，Wl′表示第l′个赋形波束的模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵，Wj表示第j个赋形波束的模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵，Hu，l和Hd，l分别表示第l个赋形波束的上行信道矩阵和下行信道矩阵的等效信道矩阵。
通过步骤S32，将上述二次约束二次规划(Quadratically constrainedquadratic program，QCQP)问题(目标函数及第一约束条件)松弛为如下可行性问题：
Find Wl
s.t.
步骤S33：采用内点法和二分法对简化后的约束条件进行求解，得到模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵；
具体地，如图5所示，步骤S33包括：
步骤S331：根据信干噪比的预设上界和预设下界确定第一信干噪比；
步骤S332：将第一信干噪比替换简化后的约束条件中的上行链路和下行链路信干噪比的共同下界，采用内点法对简化后的约束条件进行求解；
步骤S333：判断是否存在第一信干噪比对应的满足简化后的约束条件的可行解，当存在可行解时，执行步骤S334；当不存在可行解时，执行步骤S337；
步骤S334：使用第一信干噪比更新信干噪比的预设下界；
步骤S335：判断信干噪比的当前预设上界与预设下界的差值是否小于预设值，当信干噪比的当前预设上界与预设下界的差值小于预设值时，执行步骤S336；当所述信干噪比的当前预设上界与预设下界的差值大于或等于所述预设值时，执行步骤S338；
步骤S336：记录当前可行松弛矩阵，结束步骤S33；
步骤S337：使用所述第一信干噪比更新所述信干噪比的预设上界；
步骤S338：根据所述信干噪比的当前预设上界和预设下界更新所述第一信干噪比，返回所述步骤S332。
在具体实施时，上述步骤S331至步骤S338可以是通过下面的流程：
(i)设置SINR(信干噪比)区间[s，d]，其中下界初始值为s，上界初始值为d，设置SINR初始值γ＝(s+d)/2；
(ii)对于上述步骤中特定的γ，使用内点法(Interior Point Method)求解简化后的约束条件所对应的可行性问题，并确定对应γ的满足简化后的约束条件的最优可行松弛型矩阵；
(iii)基于上述步骤的结果，如果存在可行解，则更新信干噪比区间下界s＝γ，进行下一步；如果不存在可行解，则更新信干噪比区间上界d＝γ，返回(ii)；
(iiii)判断s-d＜σ，σ为预设值，用于控制精度，如果s-d＜σ满足，进行下一步；如果s-d＜σ不满足，返回(ii)；
(iiiii)记录当前可行松弛矩阵。
步骤S34：对可行松弛矩阵进行特征分解，得到模拟波束赋形权值向量。
具体地，如图6所示，步骤S34包括：
步骤S341：对可行松弛矩阵进行特征分解，得到特征分解结果其中，矩阵Xl表示可行松弛矩阵的特征向量构成的矩阵，矩阵Yl表示可行松弛矩阵的特征值构成的对角矩阵(特征值在对角线上)；
步骤S342：根据矩阵Yl中的最大特征值，得到最大特征值对应的Xl中的特征向量xl；
步骤S343：根据以下公式得到模拟波束赋形权值向量：
使用得到的模拟波束赋形权值向量，对待发送的用户数据进行模拟波束赋形，由于考虑了每条通信链路中信干噪比最小的上行链路或下行链路，保证了用户通信资源的公平性，对用户数据进行模拟波束赋形使用的模拟波束赋形权值向量能够使各通信链路的最小信干噪比的和最大，提高了临近空间高空平台通信的传输速率。
本发明实施例还提供了一种用户数据的模拟波束赋形装置，如图7所示，该模拟波束赋形装置包括：信息获取模块1，用于获取各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵，详细内容请参见上述方法实施例的步骤S1的相关描述；目标函数建立模块2，用于根据各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵建立模拟波束赋形的目标函数，详细内容请参见上述方法实施例的步骤S2的相关描述；权值向量生成模块3，用于根据目标函数，生成使各通信链路的最小信干噪比的和最大的模拟波束赋形权值向量，详细内容请参见上述方法实施例的步骤S3的相关描述；波束赋形模块4，用于根据模拟波束赋形权值向量，对待发送的用户数据进行模拟波束赋形，详细内容请参见上述方法实施例的步骤S4的相关描述。
通过上述信息获取模块1、目标函数建立模块2、权值向量生成模块3和波束赋形模块4，本发明实施例提供的用户数据的模拟波束赋形装置得到模拟波束赋形权值向量，使用该模拟波束赋形权值向量对待发送的用户数据进行模拟波束赋形，由于考虑了每条通信链路中信干噪比最小的上行链路或下行链路，保证了用户通信资源的公平性，对用户数据进行模拟波束赋形使用的模拟波束赋形权值向量能够使各通信链路的最小信干噪比的和最大，提高了临近空间高空平台通信的传输速率。
本发明实施例还提供了一种用户数据的模拟波束赋形设备，如图8所示，该电子设备可以包括处理器81和存储器82，其中处理器81和存储器82可以通过总线或者其他方式连接，图8中以通过总线连接为例。
处理器81可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器81还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器82作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的用户数据的模拟波束赋形方法对应的程序指令/模块(例如，图7所示的信息获取模块1、目标函数建立模块2、权值向量生成模块3和波束赋形模块4)。处理器81通过运行存储在存储器82中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的用户数据的模拟波束赋形方法。
存储器82可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器81所创建的数据等。此外，存储器82可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器82可选包括相对于处理器81远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器81。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器82中，当被所述处理器81执行时，执行如图2至图6所示实施例中的用户数据的模拟波束赋形方法。
上述用户数据的模拟波束赋形设备的具体细节可以对应参阅图2至图6所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (12)

1.一种用户数据的模拟波束赋形方法，其特征在于，包括：
获取各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵；
根据所述各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵建立模拟波束赋形的目标函数；
根据所述目标函数，生成使所述各通信链路的最小信干噪比的和最大的模拟波束赋形权值向量；
根据所述模拟波束赋形权值向量，对待发送的用户数据进行模拟波束赋形。
2.根据权利要求1所述的模拟波束赋形方法，其特征在于，所述目标函数为：
其中，表示上行链路的信干噪比，表示下行链路的信干噪比，L表示用户对数或赋形波束个数，表示第l个赋形波束的模拟波束赋形权值向量，表示第l′个赋形波束的模拟波束赋形权值向量，表示第j个赋形波束的模拟波束赋形权值向量，hu,l表示第l个赋形波束的上行信道矩阵，hu,j表示第j个赋形波束的上行信道矩阵，hd,l表示第l个赋形波束的下行信道矩阵，Pl′表示第l′个赋形波束的功率，Pj表示第j个赋形波束的功率，和分别表示上行链路和下行链路的噪声功率；
所述目标函数的第一约束条件为：
其中，Pl表示第l个赋形波束的功率，PHAPS表示临近空间高空平台的最大功率，β表示用户接收机的干扰门限值，M表示临近空间高空平台的存储因子，Nt表示临近空间高空平台的天线数。
3.根据权利要求2所述的模拟波束赋形方法，其特征在于，根据所述目标函数，生成使所述各通信链路的最小信干噪比的和最大的模拟波束赋形权值向量，包括：
采用上图法简化所述目标函数，对简化后的目标函数增加第二约束条件；
采用半定松弛法对所述第一约束条件和所述第二约束条件进行简化，得到简化后的约束条件；
采用内点法和二分法对所述简化后的约束条件进行求解，得到模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵；
对所述可行松弛矩阵进行特征分解，得到所述模拟波束赋形权值向量。
4.根据权利要求3所述的模拟波束赋形方法，其特征在于，采用上图法简化所述目标函数，对简化后的目标函数增加第二约束条件，包括：
采用上图法将所述目标函数简化为：
对所述简化后的目标函数增加第二约束条件：
其中，γ表示上行链路和下行链路信干噪比的共同下界。
5.根据权利要求4所述的模拟波束赋形方法，其特征在于，采用半定松弛法对所述第一约束条件和所述第二约束条件进行简化，得到的简化后的约束条件为：
其中，Wl表示第l个赋形波束的模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵，Wl′表示第l′个赋形波束的模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵，Wj表示第j个赋形波束的模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵， Hu,l和Hd,l分别表示第l个赋形波束的上行信道矩阵和下行信道矩阵的等效信道矩阵，
6.根据权利要求5所述的模拟波束赋形方法，其特征在于，采用内点法和二分法对所述简化后的约束条件进行求解，得到模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵，包括：
步骤S331：根据所述信干噪比的预设上界和预设下界确定第一信干噪比；
步骤S332：将所述第一信干噪比替换所述简化后的约束条件中的所述上行链路和下行链路信干噪比的共同下界，采用内点法对所述简化后的约束条件进行求解；
步骤S333：判断是否存在所述第一信干噪比对应的满足所述简化后的约束条件的可行解，当存在所述可行解时，执行步骤S334；
步骤S334：使用所述第一信干噪比更新所述信干噪比的预设下界；
步骤S335：判断所述信干噪比的当前预设上界与预设下界的差值是否小于预设值，当所述信干噪比的当前预设上界与预设下界的差值小于预设值时，执行步骤S336；
步骤S336：记录当前可行松弛矩阵。
7.根据权利要求6所述的模拟波束赋形方法，其特征在于，当不存在所述可行解时，使用所述第一信干噪比更新所述信干噪比的预设上界，根据所述信干噪比的当前预设上界和预设下界更新所述第一信干噪比，返回所述步骤S332。
8.根据权利要求6所述的模拟波束赋形方法，其特征在于，当所述信干噪比的当前预设上界与预设下界的差值大于或等于所述预设值时，根据所述信干噪比的当前预设上界和预设下界更新所述第一信干噪比，返回所述步骤S332。
9.根据权利要求6-8任一项所述的模拟波束赋形方法，其特征在于，对所述可行松弛矩阵进行特征分解，得到所述模拟波束赋形权值向量，包括：
对所述可行松弛矩阵进行特征分解，得到特征分解结果其中，矩阵Xl表示所述可行松弛矩阵的特征向量构成的矩阵，矩阵Yl表示所述可行松弛矩阵的特征值构成的对角矩阵；
根据所述矩阵Yl中的最大特征值，得到所述最大特征值对应的Xl中的特征向量xl；
根据以下公式得到所述模拟波束赋形权值向量：
10.一种用户数据的模拟波束赋形装置，其特征在于，包括：
信息获取模块，用于获取各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵；
目标函数建立模块，用于根据所述各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵建立模拟波束赋形的目标函数；
权值向量生成模块，用于根据所述目标函数，生成使所述各通信链路的最小信干噪比的和最大的模拟波束赋形权值向量；
波束赋形模块，用于根据所述模拟波束赋形权值向量，对待发送的用户数据进行模拟波束赋形。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-9任一项所述的模拟波束赋形方法。
12.一种用户数据的模拟波束赋形设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如权利要求1-9任一项所述的模拟波束赋形方法。
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