CN110622435B - 一种无线通信系统中广播波束权值的确定方法以及装置 - Google Patents

一种无线通信系统中广播波束权值的确定方法以及装置 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种无线通信系统中广播波束权值的确定方法以及装置。本申请实施例方法包括：获取目标小区在当前时刻的角度路损谱，所述角度路损谱包括所述目标小区中的目标基站对多个方向的信号路损值；根据所述角度路损谱确定波束角度功率谱，所述波束角度功率谱包括所述目标基站对所述多个方向的信号发射功率，在所述波束角度功率谱中，对于所述角度路损谱中信号路损值较大的方向的信号发射功率较大；根据所述波束角度功率谱确定广播波束权值；根据所述广播波束权值形成目标广播波束。

Description

一种无线通信系统中广播波束权值的确定方法以及装置
技术领域
本申请涉及通信领域，尤其涉及一种无线通信系统中广播波束权值的确定方法以及装置。
背景技术
随着无线通信技术的发展，通信需求不断增长，但是无线频谱资源是有限的，因此需要利用大规模多入多出技术的波束成形可以调整发射或接收天线方向图，进而针对不同的需求来调整信道空域波束形状，从而增大用户容量，满足不断增长的通信需求。
在大规模多入多出技术的天线配置下，可以预先设置固定的广播波束权值对无线通信系统中的多个物理天线进行加权，以形成固定的广播波束服务在小区中的终端。
但是由于不同小区的环境各不相同，或者同一小区在不同时间点上的环境不尽相同，因此若仍然采用预先设置的固定广播波束权值来形成广播波束，则当遇到不同的小区环境时，如某个方向有障碍物阻挡着信号的传输，使得障碍物阻挡的方向的信号较弱，从而产生信号弱覆盖的情况。
发明内容
本申请实施例提供了一种无线通信系统中广播波束权值的确定方法以及装置，用于根据获取的角度路损谱确定无线通信系统中的广播波束权值。
本申请第一方面提供了一种无线通信系统中广播波束权值的确定方法，该方法包括：
获取目标小区在当前时刻的角度路损谱，该角度路损谱包括该目标小区中的目标基站对多个方向的信号路损值，在本发明实施例中，可以通过检测或者计算或者预测得到多个方向上的信号路损值，作为角度路损谱。在本发明实施例中所指的信号路损值，为仅与从目标基站为中心的角度相关的信号路损值，而与目标基站。
根据该角度路损谱确定波束角度功率谱，该波束角度功率谱包括该目标基站对该多个方向的信号发射功率，在该波束角度功率谱中，对于该角度路损谱中信号路损值较大的方向的信号发射功率较大，在本发明实施例中，当确定了角度路损谱P(θ)，为了能够保证小区覆盖，路损较大的方向会分配更多的功率，因此可以根据该角度路损谱P(θ)确定目标广播波束的波束角度功率谱P*(θ)，以使得该目标广播波束在路损较大的方向上得到的功率较大，请参考图2.c为角度路损谱和波束角度功率谱对比示意图。
可选的，确定波束角度功率谱P*(θ)等于所述角度路损谱P(θ)加上常数值p，所述p大于0，需要说明的是，该p为在无阻碍空间中发射功率。
在其他可行的实施例中，该波束角度功率谱P*(θ)和该角度路损谱P(θ)只要在路损较大的地方分配较多的功率即可，此处不作限定。
根据该波束角度功率谱确定广播波束权值；
在本发明实施例中，由于目标广播波束是由无线通信系统中的各列天线根据一定的权值加权形成的，因此可以通过目标广播波束的波束角度功率谱来确定无线通信系统中广播波束权值，以使得该无线通信系统根据该广播波束权值形成该目标广播波束。在一些可行的实施例中，可以通过构建数学优化问题模型，然后将获取的波束角度功率谱带入数学优化问题模型，然后解得需要的广播波束权值。
根据该广播波束权值形成目标广播波束。
当确定了广播波束权值后，则可以用于形成目标广播波束，以使得目标小区中的终端可以得到优质的信号覆盖。
结合本申请的第一方面，本申请的第一方面的第一种实施方式，包括：
获取自由空间路损函数FreeSpacePL(d)，该FreeSpacePL(d)的值为在无阻碍小区中当信号接收装置与信号发射装置的距离为d时，该信号发射装置发射的信号的信号路损值；理论上认为，在无阻碍小区中，对于相同的收发距离，即使是对接收装置的不同方向上，在传播路径上的损耗是相同的，在此称为自由空间路损值，该自由空间路损值与发射装置与接收装置的距离d有关，则可以因此得到自由空间路损函数FreeSpacePL(d)。
获取该目标小区在该当前时刻的位置路损值PL(θ,d)，该PL(θ,d)的值当接收装置对于该目标基站的方向为θ，距离为d时，该目标基站发射的信号的信号路损值，该θ用于指示该多个方向；在一些可行的实施例中，可以通过基站获取信号路损值，也可以通过第三方设备获取信号路损值后发送给基站，此处不作限定。可选的，若为通过基站获取信号路损值，则可以利用基站操作维护子系统获取，具体的，可以利用3D数字地图或激光扫描等方式获取基站环境信息，然后利用射线追踪算法等其他电磁场预测算法，计算对基站覆盖扇区内各个位置的位置路损值，此处不做限定。
确定该角度路损谱P(θ)＝Max0≤d≤r[FreeSpacePL(d)-PL(θ,d)]，该r为该小区的最大半径。
当获取了位置路损值PL(θ,d)和FreeSpacePL(d)之后，可以计算FreeSpacePL(d)-PL(θ,d)，并取d在区间[0，r]中，PL(θ,d)和FreeSpacePL(d)之差的最大值Max0≤d≤r[FreeSpacePL(d)-PL(θ,d)]作为角度路损谱P(θ)。其中，FreeSpacePL(d)-PL(θ,d)的意义为对于一个方向θ，终端与基站的距离为d时，自由空间中的理论路损值和实际路损值之差，而取其最大值的意义为，在实际环境中，该方向上的路损值只差的最大值Max0≤d≤r[FreeSpacePL(d)-PL(θ,d)]，以此为角度路损谱P(θ)。该角度路损谱P(θ)只与角度θ有关，而与距离d无关。
结合本申请的第一方面，本申请的第一方面的第二种实施方式，包括：
确定波束角度功率谱P*(θ)等于该角度路损谱P(θ)加上常数值p，该p大于0。
结合本申请的第一方面，本申请的第一方面的第三种实施方式，包括：
确定目标数学优化问题的模型。
首先，使函数
Figure GDA0002822905550000021
其中，该Pr为弱覆盖功率阀值，该W为该广播波束权值的向量表达式，可以表示为[w0,w1,w2,w3……wn-1]，该F(θ)为该无线通信系统的阵列方向图，该WH为该W的共轭转置，该FH(θ)为该F(θ)的共轭转置，该a和该b分别为该目标广播波束在该小区中覆盖区域且a≥b，该
Figure GDA0002822905550000022
为该WHFH(θ)F(θ)W-P*(θ)-Pr的二范数的平方，该f(W)为该WHFH(θ)F(θ)W-P*(θ)-Pr的微积分值。然后，确定该目标数学优化问题的模型为minWf(W)，该minWf(W)为该f(W)的最小值。
在一些可行的实施例中，由于需要保证W＝[w0,w1,w2,w3……wn-1]的设计满足以下约束条件：
1.水平波宽要求：波宽要满足覆盖要求，一般地，在市区不小于65°，在郊区不小于90°；
2.功率效率：波束权值的设计使得波束辐射出的功率与总功率的比例大于等于系统规格要求所定义的广播波束的功率辐射效率PE；
3.扇区功率比SPR在预置范围内，SPR越小，扇区重叠区域就越小，软切换概率越小，掉话率就越小，这是网络优化的关键指标，一般要求SPR<4％。
则可以把以上的条件量化，在本发明实施例中，可以将其量化为：
1、2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W≥0且a≤θ≤b；
2、
Figure GDA0002822905550000031
3、
Figure GDA0002822905550000032
为了使得f(W)中的W满足以上3个约束条件，则可以通过罚函数法进行求解，罚函数可以用于将有约束最优化问题转化为求解无约束最优化问题。则构造罚函数
Figure GDA0002822905550000033
其中，该g(W,θ)＝2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W，该
Figure GDA0002822905550000034
其中N为W的维数，该v(W)为
Figure GDA0002822905550000035
该η(θ)、该μ和该ξ分别为该g(W,θ)、该u(W)和该v(W)的罚因子。则可确定该目标数学优化问题的模型为minWL(W)，该minWL(W)为该L(W)的最小值。
将该P*(θ)带入该目标数学优化问题的模型，得到该目标数学优化问题。当目标数学优化问题的模型确定后，可以将波束角度功率谱P*(θ)带入该目标数学优化问题的模型，得到该目标数学优化问题。
解该目标数学优化问题，得到该广播波束权值。可选的，使用单纯形搜索法解该目标数学优化问题，得到该广播波束权值，由于单纯形搜索法在面对复杂目标函数寻优时所具有的强大的普适性，因此可以保证本技术方案在约束条件增减的情况下依然具有可行性和适用性。单纯形搜索法是一种无约束最优化的直接方法。单纯形法是求解非线性多元函数、无约束最小化问题的有效方法之一。
结合本申请的第一方面，本申请的第一方面的第四种实施方式，包括：
使函数
Figure GDA0002822905550000041
其中，该Pr为弱覆盖功率阀值，该W为该广播波束权值的向量表达式，该F(θ)为该无线通信系统的阵列方向图，该WH为该W的共轭转置，该FH(θ)为该F(θ)的共轭转置，该a和该b分别为该目标广播波束在该小区中覆盖区域且a≥b，该
Figure GDA0002822905550000042
为该WHFH(θ)F(θ)W-P*(θ)-Pr的二范数的平方，该f(W)为该WHFH(θ)F(θ)W-P*(θ)-Pr的微积分值；
确定该目标数学优化问题的模型为minWf(W)，该minWf(W)为该f(W)的最小值。
结合本申请的第一方面，本申请的第一方面的第五种实施方式，包括：
使该f(W)中的W满足2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W≥0且a≤θ≤b、
Figure GDA0002822905550000043
该N为该W的维数；
构造罚函数
Figure GDA0002822905550000044
其中，该Pe为功率效率阀值，该SPR为扇区功率比阀值，该g(W,θ)＝2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W，该
Figure GDA0002822905550000045
该v(W)为
Figure GDA0002822905550000046
该η(θ)、该μ和该ξ分别为该g(W,θ)、该u(W)和该v(W)的罚因子；
确定该目标数学优化问题的模型为minWL(W)，该minWL(W)为该L(W)的最小值。
结合本申请的第一方面，本申请的第一方面的第六种实施方式，包括：
使该f(W)的W满足2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W≥0且a≤θ≤b；
构造罚函数
Figure GDA0002822905550000047
其中，该g(W,θ)＝2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W，该η(θ)为该g(W,θ)的罚因子；
确定该目标数学优化问题的模型为minWL(W)，该minWL(W)为该L(W)的最小值。
结合本申请的第一方面，本申请的第一方面的第七种实施方式，包括：
使用单纯形搜索法解该目标数学优化问题，得到该广播波束权值。
本申请第二方面提供了一种无线通信系统中广播波束权值的确定装置，包括：
获取模块，用于获取目标小区在当前时刻的角度路损谱，该角度路损谱包括该目标小区中的目标基站对多个方向的信号路损值；
第一确定模块，用于根据该角度路损谱确定波束角度功率谱，该波束角度功率谱包括该目标基站对该多个方向的信号发射功率，在该波束角度功率谱中，对于该角度路损谱中信号路损值较大的方向的信号发射功率较大；
第二确定模块，用于根据该波束角度功率谱确定广播波束权值；
天线系统模块，用于根据该广播波束权值形成目标广播波束。
结合本申请的第二方面，本申请的第二方面的第一种实施方式，包括：
第一获取子模块，用于获取自由空间路损函数FreeSpacePL(d)，该FreeSpacePL(d)的值为在无阻碍小区中当信号接收装置与信号发射装置的距离为d时，该信号发射装置发射的信号的信号路损值；
第二获取子模块，用于获取该目标小区在该当前时刻的位置路损值PL(θ,d)，该PL(θ,d)的值当接收装置对于该目标基站的方向为θ，距离为d时，该目标基站发射的信号的信号路损值，该θ用于指示该多个方向；
第一确定子模块，用于确定该角度路损谱P(θ)＝Max0≤d≤r[FreeSpacePL(d)-PL(θ,d)]，该r为该小区的最大半径。
结合本申请的第二方面，本申请的第二方面的第二种实施方式，包括：
确定子模块，用于确定波束角度功率谱P*(θ)等于该角度路损谱P(θ)加上常数值p，该p大于0。
结合本申请的第二方面，本申请的第二方面的第三种实施方式，包括：
第二确定子模块，用于确定目标数学优化问题的模型；
计算子模块，用于将该P*(θ)带入该目标数学优化问题的模型，得到该目标数学优化问题；
求解子模块，用于解该目标数学优化问题，得到该广播波束权值。
结合本申请的第二方面，本申请的第二方面的第四种实施方式，包括：
函数单元，用于使函数
Figure GDA0002822905550000051
其中，该Pr为弱覆盖功率阀值，该W为该广播波束权值的向量表达式，该F(θ)为该无线通信系统的阵列方向图，该WH为该W的共轭转置，该FH(θ)为该F(θ)的共轭转置，该a和该b分别为该目标广播波束在该小区中覆盖区域且a≥b，该
Figure GDA0002822905550000052
为该WHFH(θ)F(θ)W-P*(θ)-Pr的二范数的平方，该f(W)为该WHFH(θ)F(θ)W-P*(θ)-Pr的微积分值；
第一确定单元，用于确定该目标数学优化问题的模型为minWf(W)，该minWf(W)为该f(W)的最小值。
结合本申请的第二方面，本申请的第二方面的第五种实施方式，包括：
第一条件单元，用于使该f(W)中的W满足2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W≥0且a≤θ≤b、
Figure GDA0002822905550000053
该N为该W的维数；
第一构造函数单元，用于构造罚函数
Figure GDA0002822905550000054
其中，该Pe为功率效率阀值，该SPR为扇区功率比阀值，该g(W,θ)＝2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W，该
Figure GDA0002822905550000055
该v(W)为
Figure GDA0002822905550000056
该η(θ)、该μ和该ξ分别为该g(W,θ)、该u(W)和该v(W)的罚因子；
第二确定单元，用于确定该目标数学优化问题的模型为minWL(W)，该minWL(W)为该L(W)的最小值。
结合本申请的第二方面，本申请的第二方面的第六种实施方式，包括：
第二条件单元，用于使该f(W)的W满足2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W≥0且a≤θ≤b；
第二构造函数单元，用于构造罚函数
Figure GDA0002822905550000061
其中，该g(W,θ)＝2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W，该η(θ)为该g(W,θ)的罚因子；
第三确定单元，用于确定该目标数学优化问题的模型为minWL(W)，该minWL(W)为该L(W)的最小值。
结合本申请的第二方面，本申请的第二方面的第七种实施方式，包括：
求解单元，用于使用单纯形搜索法解该目标数学优化问题，得到该广播波束权值。
本申请第三方面提供了一种无线通信系统中广播波束权值的确定装置，包括：
总线、处理器、存储器、收发器和天线系统；
该总线用于与该处理器、该存储器、该收发器和该天线系统连接；
该收发器，用于获取目标小区在当前时刻的角度路损谱，该角度路损谱包括该目标小区中的目标基站对多个方向的信号路损值；
该处理器，用于根据该角度路损谱确定波束角度功率谱，该波束角度功率谱包括该目标基站对该多个方向的信号发射功率，在该波束角度功率谱中，对于该角度路损谱中信号路损值较大的方向的信号发射功率较大，根据该波束角度功率谱确定广播波束权值；
该天线系统，用于根据该广播波束权值形成目标广播波束；
该存储器，用于存储程序、该角度路损谱和该波束角度功率谱。
本申请的又一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中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
通过获取目标小区在当前时刻的角度路损谱，并以此确定对应的波束角度功率谱，由于在该波束角度功率谱中，对于所述角度路损谱中信号路损值较大的方向的发射功率较大，因此当使用该波束角度功率谱形成目标广播波束时，可以让信号覆盖较差的方向分配较多的发射功率，减少了信号弱覆盖的情况。
附图说明
图1为本申请实施例中无线通信系统的架构示意图；
图2为本申请实施例中无线通信系统中广播波束权值的确定方法的一个实施例示意图；
图2.a为本申请实施例中基站覆盖环境示意图；
图2.b为本申请实施例中相对额外损耗示意图；
图2.c为本申请实施例中角度路损谱和波束角度功率谱对比示意图；
图3为本申请实施例中无线通信系统中广播波束权值的确定装置的一个实施例示意图；
图4为本申请实施例中无线通信系统中广播波束权值的确定装置的另一个实施例示意图；
图5为本申请实施例中无线通信系统中广播波束权值的确定装置的另一个实施例示意图；
图6为本申请实施例中无线通信系统中广播波束权值的确定装置的另一个实施例示意图；
图7为本申请实施例中无线通信系统中广播波束权值的确定装置的另一个实施例示意图；
图8为本申请实施例中无线通信系统中广播波束权值的确定装置的另一个实施例示意图；
图9为本申请实施例中无线通信系统中广播波束权值的确定装置的另一个实施例示意图；
图10为本申请实施例中无线通信系统中广播波束权值的确定装置的另一个实施例示意图；
图11为本申请实施例中无线通信系统中广播波束权值的确定方法的一个实施例示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种无线通信系统中广播波束权值的确定方法以及装置，用于根据获取的角度路损谱确定无线通信系统中广播波束权值。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
请参考图1，为本申请实施例中的无线通信系统的架构，包括基站和终端。
在本申请实施例中，基站即公用移动通信基站是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。
在本申请实施例中，终端可以为包括手机、平板电脑、PDA(Personal DigitalAssistant，个人数字助理)、POS(Point of Sales，销售终端)、车载电脑等任意终端设备。以手机为例对终端的构造进行说明，包括：射频(Radio Frequency，RF)电路、存储器、输入单元、显示单元、传感器、音频电路、无线保真(wireless fidelity，WiFi)模块、处理器、以及电源等部件。本领域技术人员可以理解，该部分手机结构并不构成对手机的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
在本申请实施例中，一个基站可以服务一个或多个小区，所谓小区也称蜂窝小区，是指在蜂窝移动通信系统中，同一个基站所覆盖的区域，在这个区域内终端可以通过无线信道与基站进行通信。在一些可行的实施例中，该小区也可以为一个扇区，此处不作限定。
在本申请实施例中，基站可以内置无线通信系统，以形成目标广播波束。无线通信系统是由发射天线和接收天线组成的，该无线通信系统包括多列天线，该多列天线分别根据调制不同的功率以使得无线通信系统形成不同的波束。当需要形成特定的目标广播波束时，可以先根据目标广播波束计算得到各列天线需要的广播波束权值，然后无线通信系统根据广播波束权值形成目标广播波束。
在本申请实施例中，广播波束是指由无线通信系统发射出来的电磁波在地面上形成的形状，基站通过内置的无线通信系统形成波束，终端需要处于该波束之中，才能与基站实现通信。
随着无线通信技术的发展，通信需求不断增长，但是无线频谱资源是有限的，因此需要利用大规模多入多出技术的波束成形可以调整发射或接收天线方向图。在大规模多入多出技术的天线配置下，可以预先设置固定的广播波束权值对无线通信系统中的多个物理天线进行加权，以形成固定的广播波束服务在小区中的终端。但是由于不同小区的环境各不相同，或者同一小区在不同时间点上的环境不尽相同，因此若仍然采用预先设置的固定广播波束权值来形成广播波束，则当遇到不同的小区环境时，如某个方向有障碍物阻挡着信号的传输，使得障碍物阻挡的方向的信号较弱，从而产生信号弱覆盖的情况。
因此，本申请通过获取目标小区在当前时刻的角度路损谱，并以此确定对应的波束角度功率谱，由于在该波束角度功率谱中，对于所述角度路损谱中信号路损值较大的方向的发射功率较大，因此当使用该波束角度功率谱形成目标广播波束时，可以让信号覆盖较差的方向分配较多的发射功率，减少了信号弱覆盖的情况。
有鉴于此，请参看图2，为一种天线通信系统中的广播波束权值的确定方法，该方法包括：
201、获取目标小区在当前时刻的角度路损谱，该角度路损谱包括该目标小区中的目标基站对多个方向的信号路损值。
在本申请实施例中，信号路损值指的是无线通信系统发送的电波在空间传播所产生的损耗的量，是由对信号的发射功率的辐射扩散及信道的传播特性造成的，反映宏观范围内接收信号功率均值的变化。需要说明的是，在实践中，由于环境中的各个位置差别较大，如城市中的建筑物的阻挡，或者在森林里的树木的阻挡，相同收发距离的不同接收点上的接收功率却存在较大变化，甚至同一接收点上的接收功率在不同时间点上也产生较大波动。
在本发明实施例中，可以通过检测或者计算或者预测得到多个方向上的信号路损值，作为角度路损谱。在本发明实施例中所指的信号路损值，为仅与从目标基站为中心的角度相关的信号路损值，而与目标基站的距离无关，即在该角度路损谱中相同的方向上的信号路损值是相同的。
下面以一个场景为例进行说明，请参考图2.a为基站覆盖环境示意图，设基站覆盖的小区半径为r，小区覆盖范围定义为以基站为中心，r为半径，从角度a到b的扇区作为覆盖区域。在这个覆盖区域内，假设存在两个建筑物分别为建筑1和建筑2，建筑1和建筑2分别位于方位角δ1和δ2。由于建筑1和建筑2的遮挡，会导致小区半径以内且在方位角δ1和δ2中存在建筑物遮挡的位置，造成信号的相对额外损耗，请参考图2.b为相对额外路损示意图。在这种情况下，如果依然对无线通信系统中的广播波束权值按照固定的方式设计，则方位角δ1和δ2中被遮挡的位置的用户接收广播信道的衰减增大，甚至低于底噪以内，造成无法正确解调，小区内的弱覆盖概率增大。
具体的，可以通过以下步骤2011-步骤2013获取角度路损谱：
2011、获取自由空间路损函数FreeSpacePL(d)，该FreeSpacePL(d)的值为在无阻碍小区中当信号接收装置与信号发射装置的距离为d时，该信号发射装置发射的信号的信号路损值。
理论上认为，在无阻碍小区中，对于相同的收发距离，即使是对接收装置的不同方向上，在传播路径上的损耗是相同的，在此称为自由空间路损值，该自由空间路损值与发射装置与接收装置的距离d有关，则可以因此得到自由空间路损函数FreeSpacePL(d)。
2012、获取该目标小区在该当前时刻的位置路损值PL(θ,d)，该PL(θ,d)的值当接收装置对于该目标基站的方向为θ，距离为d时，该目标基站发射的信号的信号路损值，该θ用于指示该多个方向。
在一些可行的实施例中，可以通过检测等方式获取各个位置的位置路损值PL(θ,d)，需要说明的是，此处的PL(θ,d)同时与角度θ和距离d有关，指的是当终端与基站的距离为d，且相对于基站的方向为θ时，终端接收基站内置的无线通信系统发出的通信信号的路损值。
在一些可行的实施例中，可以通过基站获取信号路损值，也可以通过第三方设备获取信号路损值后发送给基站，此处不作限定。可选的，若为通过基站获取信号路损值，则可以利用基站操作维护子系统获取，具体的，可以利用3D数字地图或激光扫描等方式获取基站环境信息，然后利用射线追踪算法等其他电磁场预测算法，计算对基站覆盖扇区内各个位置的位置路损值，此处不做限定。
2013、确定该角度路损谱P(θ)＝Max0≤d≤r[FreeSpacePL(d)-PL(θ,d)]，该r为该小区的最大半径。
当获取了位置路损值PL(θ,d)和FreeSpacePL(d)之后，可以计算FreeSpacePL(d)-PL(θ,d)，并取d在区间[0，r]中，PL(θ,d)和FreeSpacePL(d)之差的最大值Max0≤d≤r[FreeSpacePL(d)-PL(θ,d)]作为角度路损谱P(θ)。其中，FreeSpacePL(d)-PL(θ,d)的意义为对于一个方向θ，终端与基站的距离为d时，自由空间中的理论路损值和实际路损值之差，而取其最大值的意义为，在实际环境中，该方向上的路损值只差的最大值Max0≤d≤r[FreeSpacePL(d)-PL(θ,d)]，以此为角度路损谱P(θ)。该角度路损谱P(θ)只与角度θ有关，而与距离d无关。
202、根据该角度路损谱确定波束角度功率谱，该波束角度功率谱包括该目标基站对该多个方向的信号发射功率，在该波束角度功率谱中，对于该角度路损谱中信号路损值较大的方向的信号发射功率较大。
在本发明实施例中，当确定了角度路损谱P(θ)，为了能够保证小区覆盖，路损较大的方向会分配更多的功率，因此可以根据该角度路损谱P(θ)确定目标广播波束的波束角度功率谱P*(θ)，以使得该目标广播波束在路损较大的方向上得到的功率较大，请参考图2.c为角度路损谱和波束角度功率谱对比示意图。
可选的，确定波束角度功率谱P*(θ)等于所述角度路损谱P(θ)加上常数值p，所述p大于0，需要说明的是，该p为在无阻碍空间中发射功率。
在其他可行的实施例中，该波束角度功率谱P*(θ)和该角度路损谱P(θ)只要在路损较大的地方分配较多的功率即可，此处不作限定。
203、根据所述波束角度功率谱确定广播波束权值。
在本发明实施例中，由于目标广播波束是由无线通信系统中的各列天线根据一定的权值加权形成的，因此可以通过目标广播波束的波束角度功率谱来确定无线通信系统中广播波束权值，以使得该无线通信系统根据该广播波束权值形成该目标广播波束。在一些可行的实施例中，可以通过构建数学优化问题模型，然后将获取的波束角度功率谱带入数学优化问题模型，然后解得需要的广播波束权值。
具体的，请参考以下步骤2031至步骤2033的方法进行计算，包括：
2031、确定目标数学优化问题的模型。
首先，使函数
Figure GDA0002822905550000101
其中，该Pr为弱覆盖功率阀值，该W为该广播波束权值的向量表达式，可以表示为[w0,w1,w2,w3……wn-1]，该F(θ)为该无线通信系统的阵列方向图，该WH为该W的共轭转置，该FH(θ)为该F(θ)的共轭转置，该a和该b分别为该目标广播波束在该小区中覆盖区域且a≥b，该
Figure GDA0002822905550000102
为该WHFH(θ)F(θ)W-P*(θ)-Pr的二范数的平方，该f(W)为该WHFH(θ)F(θ)W-P*(θ)-Pr的微积分值。然后，确定该目标数学优化问题的模型为minWf(W)，该minWf(W)为该f(W)的最小值。
需要说明的是，弱覆盖是基站所需要覆盖面积大，基站间距过大，或者建筑物遮挡而导致边界区域信号较弱。弱覆盖一般的都是在接收信号电平小于-90dBm。弱覆盖的直接影响通话质量，必须引起重视，为此，在函数f(W)中需要加入弱覆盖功率阀值。在本发明实施例中，W为自变量，为需要求解的无线通信系统中的各列天线的权值。可选的，函数f(W)中的a可以为-θ3db，则b可以为θ3db；a也可以为-θ10db，则b为θ10db，其中θ3db和-θ3db指的是单列天线的水平3dB波宽对应角度；θ10db和-θ10db指的是单列天线的水平10dB波宽对应角度。
在一些可行的实施例中，由于需要保证W＝[w0,w1,w2,w3……wn-1]的设计满足以下约束条件：
1.水平波宽要求：波宽要满足覆盖要求，一般地，在市区不小于65°，在郊区不小于90°；
2.功率效率：波束权值的设计使得波束辐射出的功率与总功率的比例大于等于系统规格要求所定义的广播波束的功率辐射效率PE；
3.扇区功率比SPR在预置范围内，SPR越小，扇区重叠区域就越小，软切换概率越小，掉话率就越小，这是网络优化的关键指标，一般要求SPR<4％。
则可以把以上的条件量化，在本发明实施例中，可以将其量化为：
1、2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W≥0且a≤θ≤b；
2、
Figure GDA0002822905550000111
3、
Figure GDA0002822905550000112
为了使得f(W)中的W满足以上3个约束条件，则可以通过罚函数法进行求解，罚函数可以用于将有约束最优化问题转化为求解无约束最优化问题。则构造罚函数
Figure GDA0002822905550000113
其中，该g(W,θ)＝2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W，该
Figure GDA0002822905550000114
其中N为W的维数，该v(W)为
Figure GDA0002822905550000115
该η(θ)、该μ和该ξ分别为该g(W,θ)、该u(W)和该v(W)的罚因子。
确定该目标数学优化问题的模型为minWL(W)，该minWL(W)为该L(W)的最小值。
在另一些可行的实施例中，因此，不要严格满足以上三个约束条件，即约束条件可视实际情况进行增减。如在某些情况下，由于系统条件所限而无法强制满足约束条件2，或者由于小区地理位置分布而无需强制满足约束条件3。下面讨论因实际情况在去掉这两个约束条件时的技术方案实现：
使该f(W)的W满足2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W≥0且a≤θ≤b。
构造罚函数
Figure GDA0002822905550000116
其中，该g(W,θ)＝2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W，该η(θ)为该g(W,θ)的罚因子。
确定该目标数学优化问题的模型为minWL(W)，该minWL(W)为该L(W)的最小值。
2032、将该P*(θ)的值带入该目标数学优化问题的模型，得到该目标数学优化问题。
当目标数学优化问题的模型确定后，可以将波束角度功率谱P*(θ)带入该目标数学优化问题的模型，得到该目标数学优化问题。
2033、解该目标数学优化问题，得到该广播波束权值。
可选的，使用单纯形搜索法解该目标数学优化问题，得到该广播波束权值，由于单纯形搜索法在面对复杂目标函数寻优时所具有的强大的普适性，因此可以保证本技术方案在约束条件增减的情况下依然具有可行性和适用性。单纯形搜索法是一种无约束最优化的直接方法。单纯形法是求解非线性多元函数、无约束最小化问题的有效方法之一。
204、根据该广播波束权值形成目标广播波束。
当确定了广播波束权值后，则可以用于形成目标广播波束，以使得目标小区中的终端可以得到优质的信号覆盖。
请参考图3，本申请实施例还提供一种无线通信系统中广播波束权值的确定装置300，包括：
获取模块301，用于获取目标小区在当前时刻的角度路损谱，该角度路损谱包括该目标小区中的目标基站对多个方向的信号路损值。
第一确定模块302，用于根据该角度路损谱确定波束角度功率谱，该波束角度功率谱包括该目标基站对该多个方向的信号发射功率，在该波束角度功率谱中，对于该角度路损谱中信号路损值较大的方向的信号发射功率较大。
第二确定模块303，用于根据该波束角度功率谱确定广播波束权值。
天线系统模块304，用于根据该广播波束权值形成目标广播波束。
请参考图4，该获取模块301包括：
第一获取子模块3011，用于获取自由空间路损函数FreeSpacePL(d)，该FreeSpacePL(d)的值为在无阻碍小区中当信号接收装置与信号发射装置的距离为d时，该信号发射装置发射的信号的信号路损值。
第二获取子模块3012，用于获取该目标小区在该当前时刻的位置路损值PL(θ,d)，该PL(θ,d)的值当接收装置对于该目标基站的方向为θ，距离为d时，该目标基站发射的信号的信号路损值，该θ用于指示该多个方向。
第一确定子模块3013，用于确定该角度路损谱P(θ)＝Max0≤d≤r[FreeSpacePL(d)-PL(θ,d)]，该r为该小区的最大半径。
请参考图5，该第一确定模块302包括：
确定子模块3021，用于确定波束角度功率谱P*(θ)等于该角度路损谱P(θ)加上常数值p，该p大于0。
请参考图6，该第二确定模块303包括：
第二确定子模块3031，用于确定目标数学优化问题的模型。
计算子模块3032，用于将该P*(θ)带入该目标数学优化问题的模型，得到该目标数学优化问题。
求解子模块3033，用于解该目标数学优化问题，得到该广播波束权值。
请参考图7，该第二确定子模块3031包括：
函数单元30311，用于使函数
Figure GDA0002822905550000131
其中，该Pr为弱覆盖功率阀值，该W为该广播波束权值的向量表达式，该F(θ)为该无线通信系统的阵列方向图，该WH为该W的共轭转置，该FH(θ)为该F(θ)的共轭转置，该a和该b分别为该目标广播波束在该小区中覆盖区域且a≥b，该
Figure GDA0002822905550000132
为该WHFH(θ)F(θ)W-P*(θ)-Pr的二范数的平方，该f(W)为该WHFH(θ)F(θ)W-P*(θ)-Pr的微积分值。
第一确定单元30312，用于确定该目标数学优化问题的模型为minWf(W)，该minWf(W)为该f(W)的最小值。
请参考图8，该第二确定子模块3031还包括：
第一条件单元30313，用于使该f(W)中的W满足2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W≥0且a≤θ≤b、
Figure GDA0002822905550000133
Figure GDA0002822905550000134
该N为该W的维数。
第一构造函数单元30314，用于构造罚函数
Figure GDA0002822905550000135
其中，该Pe为功率效率阀值，该SPR为扇区功率比阀值，该g(W,θ)＝2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W，该
Figure GDA0002822905550000136
该v(W)为
Figure GDA0002822905550000137
该η(θ)、该μ和该ξ分别为该g(W,θ)、该u(W)和该v(W)的罚因子。
第二确定单元30315，用于确定该目标数学优化问题的模型为minWL(W)，该minWL(W)为该L(W)的最小值。
请参考图9，该第二确定子模块3031还包括：
第二条件单元30316，用于使该f(W)的W满足2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W≥0且a≤θ≤b。
第二构造函数单元30317，用于构造罚函数
Figure GDA0002822905550000138
其中，该g(W,θ)＝2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W，该η(θ)为该g(W,θ)的罚因子。
第三确定单元30318，用于确定该目标数学优化问题的模型为minWL(W)，该minWL(W)为该L(W)的最小值。
请参考图10，该求解子模块3033包括：
求解单元30331，用于使用单纯形搜索法解该目标数学优化问题，得到该广播波束权值。
请参考图11，本申请实施例还提供一种无线通信系统中广播波束权值的确定装置400，包括：
总线401、处理器402、存储器403、收发器404和天线系统405。
该总线401用于与该处理器402、该存储器403、该收发器404和该天线系统405连接。
该收发器404，用于获取目标小区在当前时刻的角度路损谱，该角度路损谱包括该目标小区中的目标基站对多个方向的信号路损值。
收发器404可以包括处理器402和标准通信子系统之间的通信接口(英文communication interface)。
收发器404还可以进一步包括EIA-RS-232C标准下的通信接口，即数据终端设备(英文：Data Terminal Equipment，缩写：DTE)和数据通讯设备(英文：Data Circuit-terminating Equipment，缩写：DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准的通信接口，也可以包括RS-485协议下的通信接口，此处不作限定。
该处理器402，用于根据该角度路损谱确定波束角度功率谱，该波束角度功率谱包括该目标基站对该多个方向的信号发射功率，在该波束角度功率谱中，对于该角度路损谱中信号路损值较大的方向的信号发射功率较大，根据该波束角度功率谱确定广播波束权值。
处理器402可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。
处理器402还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。
该天线系统405，用于根据该广播波束权值形成目标广播波束。
该存储器403，用于存储程序、该角度路损谱和该波束角度功率谱。
存储器403可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器403也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器403还可以包括上述种类的存储器的组合，此处不作限定。
可选地，存储器403还可以用于存储程序指令，处理器402可以调用该存储器403中存储的程序指令，执行图2所示实施例中的一个或多个步骤，或其中可选的实施方式，以实现上述方法的功能。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。
所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
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单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以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，本申请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全部或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)执行本申请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-OnlyMemory)、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。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种无线通信系统中广播波束权值的确定方法，其特征在于，包括：
获取目标小区在当前时刻的角度路损谱，所述角度路损谱包括所述目标小区中的目标基站对多个方向的信号路损值；
根据所述角度路损谱确定波束角度功率谱，所述波束角度功率谱包括所述目标基站对所述多个方向的信号发射功率，在所述波束角度功率谱中，对于所述角度路损谱中信号路损值较大的方向的信号发射功率较大；
根据所述波束角度功率谱确定广播波束权值；
根据所述广播波束权值形成目标广播波束；
所述获取目标小区在当前时刻的角度路损谱包括：
获取自由空间路损函数FreeSpacePL(d)，所述FreeSpacePL(d)的值为在无阻碍小区中当信号接收装置与信号发射装置的距离为d时，所述信号发射装置发射的信号的信号路损值；
获取所述目标小区在所述当前时刻的位置路损值PL(θ,d)，所述PL(θ,d)的值当接收装置对于所述目标基站的方向为θ，距离为d时，所述目标基站发射的信号的信号路损值，所述θ用于指示所述多个方向；
确定所述角度路损谱P(θ)＝Max0≤d≤r[FreeSpacePL(d)-PL(θ,d)]，所述r为所述小区的最大半径。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所述角度路损谱P(θ)确定波束角度功率谱P*(θ)包括：
确定波束角度功率谱P*(θ)等于所述角度路损谱P(θ)加上常数值p，所述p大于0。
3.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述根据所述波束角度功率谱P*(θ)确定广播波束权值包括：
确定目标数学优化问题的模型；
将所述P*(θ)带入所述目标数学优化问题的模型，得到所述目标数学优化问题；
解所述目标数学优化问题，得到所述广播波束权值；
所述确定目标数学优化问题的模型包括：
使函数
Figure FDA0002851394180000011
其中，所述Pr为弱覆盖功率阀值，所述W为所述广播波束权值的向量表达式，所述F(θ)为所述无线通信系统的阵列方向图，所述WH为所述W的共轭转置，所述FH(θ)为所述F(θ)的共轭转置，所述a和所述b分别为所述目标广播波束在所述小区中覆盖区域且a≥b，所述
Figure FDA0002851394180000012
为所述WHFH(θ)F(θ)W-P*(θ)-Pr的二范数的平方，所述f(W)为所述WHFH(θ)F(θ)W-P*(θ)-Pr的微积分值；
确定所述目标数学优化问题的模型为minWf(W)，所述minWf(W)为所述f(W)的最小值。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述使函数
Figure FDA0002851394180000013
Figure FDA0002851394180000014
之后，还包括：
使所述f(W)中的W满足2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W≥0且a≤θ≤b、
Figure FDA0002851394180000021
所述N为所述W的维数；
构造罚函数
Figure FDA0002851394180000022
其中，所述Pe为功率效率阀值，所述SPR为扇区功率比阀值，所述g(W,θ)＝2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W，所述
Figure FDA0002851394180000023
所述v(W)为
Figure FDA0002851394180000024
所述η(θ)、所述μ和所述ξ分别为所述g(W,θ)、所述u(W)和所述v(W)的罚因子；
确定所述目标数学优化问题的模型为minWL(W)，所述minWL(W)为所述L(W)的最小值。
5.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述使函数
Figure FDA0002851394180000025
Figure FDA0002851394180000026
之后，还包括：
使所述f(W)的W满足2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W≥0且a≤θ≤b；
构造罚函数
Figure FDA0002851394180000027
其中，所述g(W,θ)＝2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W，所述η(θ)为所述g(W,θ)的罚因子；
确定所述目标数学优化问题的模型为minWL(W)，所述minWL(W)为所述L(W)的最小值。
6.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述解所述目标数学优化问题，得到所述广播波束权值包括：
使用单纯形搜索法解所述目标数学优化问题，得到所述广播波束权值。
7.一种无线通信系统中广播波束权值的确定装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取目标小区在当前时刻的角度路损谱，所述角度路损谱包括所述目标小区中的目标基站对多个方向的信号路损值；
第一确定模块，用于根据所述角度路损谱确定波束角度功率谱，所述波束角度功率谱包括所述目标基站对所述多个方向的信号发射功率，在所述波束角度功率谱中，对于所述角度路损谱中信号路损值较大的方向的信号发射功率较大；
第二确定模块，用于根据所述波束角度功率谱确定广播波束权值；
天线系统模块，用于根据所述广播波束权值形成目标广播波束；
所述获取模块包括：
第一获取子模块，用于获取自由空间路损函数FreeSpacePL(d)，所述FreeSpacePL(d)的值为在无阻碍小区中当信号接收装置与信号发射装置的距离为d时，所述信号发射装置发射的信号的信号路损值；
第二获取子模块，用于获取所述目标小区在所述当前时刻的位置路损值PL(θ,d)，所述PL(θ,d)的值当接收装置对于所述目标基站的方向为θ，距离为d时，所述目标基站发射的信号的信号路损值，所述θ用于指示所述多个方向；
第一确定子模块，用于确定所述角度路损谱P(θ)＝Max0≤d≤r[FreeSpacePL(d)-PL(θ,d)]，所述r为所述小区的最大半径。
8.根据权利要求7所述装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：
确定子模块，用于确定波束角度功率谱P*(θ)等于所述角度路损谱P(θ)加上常数值p，所述p大于0。
9.根据权利要求7或8所述装置，其特征在于，所述第二确定模块包括：
第二确定子模块，用于确定目标数学优化问题的模型；
计算子模块，用于将所述波束角度功率谱P*(θ)带入所述目标数学优化问题的模型，得到所述目标数学优化问题；
求解子模块，用于解所述目标数学优化问题，得到所述广播波束权值；
所述第二确定子模块包括：
函数单元，用于使函数
Figure FDA0002851394180000031
其中，所述Pr为弱覆盖功率阀值，所述W为所述广播波束权值的向量表达式，所述F(θ)为所述无线通信系统的阵列方向图，所述WH为所述W的共轭转置，所述FH(θ)为所述F(θ)的共轭转置，所述a和所述b分别为所述目标广播波束在所述小区中覆盖区域且a≥b，所述
Figure FDA0002851394180000032
为所述WHFH(θ)F(θ)W-P*(θ)-Pr的二范数的平方，所述f(W)为所述WHFH(θ)F(θ)W-P*(θ)-Pr的微积分值；
第一确定单元，用于确定所述目标数学优化问题的模型为minWf(W)，所述minWf(W)为所述f(W)的最小值。
10.根据权利要求9所述装置，其特征在于，所述第二确定子模块还包括：
第一条件单元，用于使所述f(W)中的W满足2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W≥0且a≤θ≤b、
Figure FDA0002851394180000033
所述N为所述W的维数；
第一构造函数单元，用于构造罚函数
Figure FDA0002851394180000034
其中，所述Pe为功率效率阀值，所述SPR为扇区功率比阀值，所述g(W,θ)＝2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W，所述
Figure FDA0002851394180000035
所述v(W)为
Figure FDA0002851394180000036
所述η(θ)、所述μ和所述ξ分别为所述g(W,θ)、所述u(W)和所述v(W)的罚因子；
第二确定单元，用于确定所述目标数学优化问题的模型为minWL(W)，所述minWL(W)为所述L(W)的最小值。
11.根据权利要求9所述装置，其特征在于，所述第二确定子模块包括还包括：
第二条件单元，用于使所述f(W)的W满足2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W≥0且a≤θ≤b；
第二构造函数单元，用于构造罚函数
Figure FDA0002851394180000037
其中，所述g(W,θ)＝2WHFH(θ)F(θ)W-WHFH(0)F(0)W，所述η(θ)为所述g(W,θ)的罚因子；
第三确定单元，用于确定所述目标数学优化问题的模型为minWL(W)，所述minWL(W)为所述L(W)的最小值。
12.根据权利要求9所述装置，其特征在于，所述求解子模块包括：
求解单元，用于使用单纯形搜索法解所述目标数学优化问题，得到所述广播波束权值。
13.一种无线通信系统中广播波束权值的确定装置，其特征在于，包括：
总线、处理器、存储器、收发器和天线系统；
所述总线用于与所述处理器、所述存储器、所述收发器和所述天线系统连接；
所述收发器，用于获取目标小区在当前时刻的角度路损谱，所述角度路损谱包括所述目标小区中的目标基站对多个方向的信号路损值；
所述处理器，用于根据所述角度路损谱确定波束角度功率谱，所述波束角度功率谱包括所述目标基站对所述多个方向的信号发射功率，在所述波束角度功率谱中，对于所述角度路损谱中信号路损值较大的方向的信号发射功率较大，根据所述波束角度功率谱确定广播波束权值；
所述天线系统，用于根据所述广播波束权值形成目标广播波束；
所述存储器，用于存储程序、所述角度路损谱和所述波束角度功率谱；
所述处理器，具体用于：
获取自由空间路损函数FreeSpacePL(d)，所述FreeSpacePL(d)的值为在无阻碍小区中当信号接收装置与信号发射装置的距离为d时，所述信号发射装置发射的信号的信号路损值；
获取所述目标小区在所述当前时刻的位置路损值PL(θ,d)，所述PL(θ,d)的值当接收装置对于所述目标基站的方向为θ，距离为d时，所述目标基站发射的信号的信号路损值，所述θ用于指示所述多个方向；
确定所述角度路损谱P(θ)＝Max0≤d≤r[FreeSpacePL(d)-PL(θ,d)]，所述r为所述小区的最大半径。
14.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-6中任一项所述的方法。
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