CN112867030B - 小区多波束配置方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了小区多波束配置方法及装置，用以实现基于不同小区波束之间干扰代价值之和的大小对多波束的束集宽度限制的同时进行多波束的束集结构建立，输出全局小区最优或准最优的波束配置，提高计算效率，保证最优或者准最优解的输出。本申请提供的一种小区多波束配置方法，包括：基于对每一小区的波束编码，确定不同小区波束之间干扰代价值；基于所述干扰代价值对束集宽度的限制，进行多波束的束集结构建立；在建立了所述束集结构的基础上，进行解空间搜索，并确定小区多波束配置信息。

Description

小区多波束配置方法及装置

本申请要求在2019年11月12日提交中国专利局、申请号为201911101384.5、申请名称为“小区多波束配置方法及装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及小区多波束配置方法及装置。

背景技术

在启发式最优解搜索算法中，主要有遗传算法、蚁群算法、粒子群算法等,基于遗传算法、蚁群算法、粒子群算法等求解最优组合解存在先天性不足，遗传算法不能保证输出一个不变化的稳定解；蚁群算法收敛速度极慢、且容易陷入局部最优解，不适用于小区多波束配置；粒子群算法同样存在容易陷入局部最优解的问题。

发明内容

本申请实施例提供了小区多波束配置方法及装置，用以实现基于不同小区波束之间干扰代价值之和的大小对多波束的束集宽度限制的同时进行多波束的束集结构建立，输出全局小区最优或准最优的波束配置，提高计算效率，保证最优或者准最优解的输出。

本申请实施例提供的一种小区多波束配置方法，包括：

基于对每一小区的波束编码，确定不同小区波束之间干扰代价值；

基于所述干扰代价值对束集宽度的限制，进行多波束的束集结构建立；

在建立了所述束集结构的基础上，进行解空间搜索，并确定小区多波束配置信息。

通过该方法，基于对每一小区的波束编码，确定不同小区波束之间干扰代价值；基于所述干扰代价值对束集宽度的限制，进行多波束的束集结构建立；在建立了所述束集结构的基础上，进行解空间搜索，并确定小区多波束配置信息，从而实现了基于不同小区波束之间干扰代价值之和的大小对多波束的束集宽度限制的同时进行多波束的束集结构建立，输出全局小区最优或准最优的波束配置，提高了计算效率，保证了最优或者准最优解的输出。

可选地，所述对每一小区的波束编码，具体包括对每一小区的波束进行标识和时间编码。

可选地，所述确定不同小区水平波束之间干扰代价值，具体包括：

确定波束y所在小区相对波束x所在小区的地理距离d_x,y；其中，当d_x,y＞d_max时，l_x←y＝0；当d_x,y＝0时，

其中假设波束y对波束x的干扰代价值为l_x←y，x≠y，全局小区所发射的所有方向的波束集为X；d_max为预设的有效最大临界距离；

当d_x,y＜d_max时，计算波束x,y之间的夹角θ_x,y；

根据所述夹角θ_x,y，确定l_x←y。

可选地，根据所述夹角θ_x,y，确定l_x←y，具体包括：

设定归一化系数为：

其中，G_x表示波束x的天线方向增益值；

确定平衡代价值为：

其中，G_x、G_y分别表示不同小区波束x和y的天线方向增益值；

采用下式计算小区波束y对波束x的干扰代价值：

其中，α表示预设的衰减率，取值在0～1之间，ε表示预设的松弛项，R通过下式确定：

其中，

和

为符号函数。

可选地，所述不同小区波束之间干扰代价值，具体包括：

不同小区水平波束之间干扰代价值的计算；和/或，

不同小区分层波束之间干扰代价值的计算。

可选地，基于所述干扰代价值对束集宽度的限制，进行多波束的束集结构建立，具体包括：

确定一小区为中心小区，该中心小区的波束节点为第一层波束节点；该小区经过编码后的波束节点，共有(N_beam)²个波束节点；

按照与所述中心小区的距离由近及远，依次增加下一层波束节点，并且将新加入的(N_beam)²个波束节点分别关联前一层的每一个波束节点，得到当前层共有(N_beam)⁴个波束节点；

在预设的注意力宽度N_cellBack内，计算不同小区间相同时间编码的波束节点之间的干扰代价值；

若当前层波束节点数目超过预设的最大束集结构宽度maxBeamWidth，则将当前层所有波束节点按照损失值从小到大排序，在保证有解的情况下保留前maxBeamWidth个波束节点。

可选地，所述解空间搜索，具体包括：

当新增加的小区个数超过预设窗口宽度L_wids时，从当前层第一个波束节点开始向其父波束节点方向寻找组合解；

当找到N_beam个组合解时，输出解集到文件中；

删除当前窗口内除组合解所包含的波束节点外的所有波束节点，并滑动窗口。

可选地，所述确定小区多波束配置信息，具体包括：

利用输入超参、输入数据源，确定输出结果；

其中，所述输入超参包括：衰减率α，松弛项ε，基站间最大距离阈值d_max，最小损失阈值l_min，注意力宽度N_cellBack，最大束集结构宽度maxBeamWidth，滑动窗口大小L_wids；

所述输入数据源包括：小区坐标，方向有序的波束，天线方向增益，小区列表，小区波束个数；

所述输出结果包括：多波束小区配置信息、全局波束配置损失值。

与上述方法相对于地，本申请实施例提供的一种小区多波束配置装置，包括：

第一单元，用于基于对每一小区的波束编码，确定不同小区波束之间干扰代价值；

第二单元，用于基于所述干扰代价值对束集宽度的限制，进行多波束的束集结构建立；

第三单元，用于在建立了所述束集结构的基础上，进行解空间搜索，并确定小区多波束配置信息。

本申请另一实施例提供了一种计算设备，其包括存储器和处理器，其中，所述存储器用于存储程序指令，所述处理器用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序执行上述任一种方法。

本申请另一实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使所述计算机执行上述任一种方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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为本申请实施例提供的小区多波束配置方法的具体流程示意图；

图2为本申请实施例提供的波束x,y之间的夹角θ_x,y示意图；

图3为本申请实施例提供的角度计算示意图；

图4为本申请实施例提供的解空间搜索示意图；

图5为本申请实施例提供的小区分布示意图；

图6为本申请实施例提供的一种小区多波束配置方法的流程示意图；

图7为本申请实施例提供的一种小区多波束配置装置的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种小区多波束配置装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提出的是一种基于束集搜索(Beam-Search)进行小区多波束配置的技术方案，基于不同小区波束之间干扰代价值之和的大小对束集宽度限制的同时进行多波束的束集结构建立，输出全局小区最优或准最优的波束配置方案。Beam-Search束集(即波束集合)结构通过保留当前波束节点的若干个损失值较小的子节点作为待考察组合解的节点，对随着小区增加而呈指数增加的解空间大小进行约束的同时，不仅提高了计算效率，而且可以保证最优或者准最优解的输出。

因此，本申请实施例提供了小区多波束配置方法及装置，用以实现基于不同小区波束之间干扰代价值之和的大小对多波束的束集宽度限制的同时进行多波束的束集结构建立，输出全局小区最优或准最优的波束配置，提高计算效率，保证最优或者准最优解的输出。

其中，方法和装置是基于同一申请构思的，由于方法和装置解决问题的原理相似，因此装置和方法的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。

本申请实施例提供的技术方案可以适用于多种系统，尤其是5G(FifthGeneration)系统。例如适用的系统可以是全球移动通讯(Global System of Mobilecommunication，GSM)系统、码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)系统、宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)通用分组无线业务(General Packet Radio Service，GPRS)系统、长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统、LTE频分双工(Frequency Division Duplex，FDD)系统、LTE时分双工(Time DivisionDuplex，TDD)、通用移动系统(Universal Mobile Telecommunication System，UMTS)、全球互联微波接入(Worldwide interoperability for Microwave Access，WiMAX)系统、5G系统以及5G NR系统等。这多种系统中均包括终端设备和网络设备。

本申请实施例涉及的终端设备，可以是指向用户提供语音和/或数据连通性的设备，具有无线连接功能的手持式设备、或连接到无线调制解调器的其他处理设备。在不同的系统中，终端设备的名称可能也不相同，例如在5G系统中，终端设备可以称为用户设备(user equipment，UE)。无线终端设备可以经RAN与一个或多个核心网进行通信，无线终端设备可以是移动终端设备，如移动电话(或称为“蜂窝”电话)和具有移动终端设备的计算机，例如，可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置，它们与无线接入网交换语言和/或数据。例如，个人通信业务(personal communication service，PCS)电话、无绳电话、会话发起协议(session initiated protocol，SIP)话机、无线本地环路(wireless local loop，WLL)站、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等设备。无线终端设备也可以称为系统、订户单元(subscriber unit)、订户站(subscriberstation)，移动站(mobile station)、移动台(mobile)、远程站(remote station)、接入点(access point)、远程终端设备(remote terminal)、接入终端设备(access terminal)、用户终端设备(user terminal)、用户代理(user agent)、用户装置(user device)，本申请实施例中并不限定。

本申请实施例涉及的网络设备，可以是基站，该基站可以包括多个小区。根据具体应用场合不同，基站又可以称为接入点，或者可以是指接入网中在空中接口上通过一个或多个扇区与无线终端设备通信的设备，或者其它名称。网络设备可用于将收到的空中帧与网际协议(internet protocol，IP)分组进行相互转换，作为无线终端设备与接入网的其余部分之间的路由器，其中接入网的其余部分可包括网际协议(IP)通信网络。网络设备还可协调对空中接口的属性管理。例如，本申请实施例涉及的网络设备可以是全球移动通信系统(global system for mobile communications，GSM)或码分多址接入(code divisionmultiple access，CDMA)中的网络设备(base transceiver station，BTS)，也可以是带宽码分多址接入(wide-band code division multiple access，WCDMA)中的网络设备(NodeB)，还可以是长期演进(long term evolution，LTE)系统中的演进型网络设备(evolutional node B，eNB或e-NodeB)、5G网络架构(next generation system)中的5G基站，也可是家庭演进基站(home evolved node B，HeNB)、中继节点(relay node)、家庭基站(femto)、微微基站(pico)等，本申请实施例中并不限定。

下面结合说明书附图对本申请各个实施例进行详细描述。需要说明的是，本申请实施例的展示顺序仅代表实施例的先后顺序，并不代表实施例所提供的技术方案的优劣。

参见图1，本申请实施例涉及的详细流程步骤如下：

步骤一：波束编码；

首先，每一个小区均有唯一的小区标识(ID)，根据波束方向和数量，对小区发射的波束进行标识。例如，对于四波束的小区，不同方向的波束可按照一定顺序编号为B1,B2,B3,B4。

其次，分别对每一个波束进行时间编码，表征某一方向的波束可能发射的时间，例如某一小区的四个波束可分别编码为：

00B1,01B1,10B1,11B1；

00B2,01B2,10B2,11B2；

00B3,01B3,10B3,11B3；

00B4,01B4,10B4,11B4。

以第一行为例，00,01,10,11分别表示不同的时刻，B1,B2,B3,B4分别表示不同方向的波束号。00B1，01B1，10B1，11B1则分别表示在00时刻、01时刻、10时刻、11时刻发射B1波束的不同情况。

经过时间编码后的波束，连同其他信息(例如不同小区波束之间的干扰代价值等)，构成一个波束节点。

说明：干扰代价值(简称代价值)是不同小区波束干扰产生的，损失值是已计算的所有小区代价值之和。

步骤二：代价值计算；

此步骤的目的是为了得到两个小区发射不同方向的波束时所产生的干扰损失权重，便于后续步骤中多束集结构并行建立。

本申请实施例所设计的方案不仅仅针对水平波束配置有效，同时对小区分层多波束配置也有效。

下面给出水平波束配置和分层波束配置的代价值计算示例，在实际工程中，可采用但不限于使用此处所列示例的方法。

示例一：不同小区水平波束间代价值的计算包括：

步骤1、假设波束y对波束x的干扰代价值为l_x←y，x≠y，假设全局小区所发射的所有方向的波束集为X。

步骤2、计算波束y所在小区相对波束x所在小区的地理距离(即实际的物理距离)d_x,y。

步骤3、当d_x,y＞d_max时，l_x←y＝0；当d_x,y＝0时，

其中d_max为设定的有效最大临界距离，并非指所有小区当中距离最远的两小区之间的距离。

步骤4、当d_x,y＜d_max时，计算波束x,y之间的夹角θ_x,y。

图2中，O为波束x和波束y所在不同基站p₁和p₂连线的中点。θ_x,y＝min{360-∠x′p₂y,∠x′p₂y}，x′表示与x同起点且平行的用来进行角度计算的辅助波束；且当d_x,y＝0时，说明x与y属于同一个站的两个不同小区，此时p₁＝p₂＝p，二者之间的夹角θ_x,y＝min{360-∠xpy,∠xpy}。

步骤5、接下来计算l_x←y。

首先，设定归一化系数为：

其中，G_x表示波束x的天线方向增益值，d_x,y表示波束集X中两不同基站小区波束相应的站点距离。

确定平衡代价值为：

其中，G_x和G_y表示波束x与y的天线方向增益值；

然后，计算小区波束y对波束x的干扰代价值：

其中，l_x←y表示波束y对波束x的干扰代价值，α表示衰减率(预设常数)，取值0～1之间，ε为松弛项(预设常数)，θ_x,y为波束x,y之间的夹角。R表示如下：

说明：代价值为两不同小区波束干扰值，损失值为已计算的所有小区代价值之和。衰减率为0～1之间的数，表示距离越远的两个小区，相应的波束干扰代价越小。松弛项的作用是表明相反方向波束之间的干扰力度，值越小表明干扰越低，反之亦然。无论是代价值、损失值、衰减率还是松弛项均为专业术语。

其中，

为符号函数。sgn(G_x-G_y)取值同上，即

示例二：不同小区分层波束间代价值的计算包括：

步骤1：同示例一中的步骤1～3。

步骤2：计算波束x,y之间的夹角θ_x,y时，按照图3计算：

图3中，O为波束x和波束y所在不同基站p₁和p₂连线的中点。θ_x,y＝min{360-∠x′p₂y,∠x′p₂y}，x′表示在平面xp₁o中与x同起点且平行的用来角度计算辅助波束，其中∠x′p₂y为平面xp₁o与yp₂o之间的夹角；且当d_x,y＝0时，说明x与y属于同一站的两个不同小区，此时p₁＝p₂＝p，波束x和波束y之间的夹角θ_x,y＝min{360-∠xpy,∠xpy}。

由于每个小区的波束都经过了时间编码，所以在实际计算中只计算不同小区间时间编码相同的波束间的代价值。损失值为被选择的束集结构的一条分支上所有波束节点的代价值之和。

说明：本申请实施例中所述束集结构可看作是树结构，那么每一条分支或者路径上会包含不同的节点，那么这条路径的损失值即为路径上所有节点代价值之和。

步骤3：同示例一步骤5。

步骤三：束集结构的建立；

束集结构的建立类似于数据结构中树的建立。约定在结构建立过程中，每增加一个小区，视为增加一层。

输入：所有小区及其波束信息；代价值计算注意力宽度N_cellBack；最大束集结构宽度maxBeamWidth。

输出：束集结构各波束节点关联图。

则该步骤三具体包括：

步骤1)、首先确定一小区为中心小区，该中心小区的波束节点为第一层波束节点。该小区经过编码后的波束节点，总共有(N_beam)²个波束节点。

步骤2)、按照与中心小区的距离由近及远，依次增加一小区，即增加下一层波束节点，并且将新加入小区的(N_beam)²个波束节点分别关联前一层的每一个波束节点，那么，此时当前层共有(N_beam)⁴个波束节点。

步骤3)、在注意力区域N_cellBack内，计算不同小区间相同时间编码的波束节点之间的干扰代价值。

说明：注意力区域为专业术语，原指图像中的某一块需要关注的区域，本申请实施例中是指所关注的窗口宽度内的小区节点。

步骤4)、若当前层节点数目超过了最大束集结构宽度maxBeamWidth，则将当前层所有波束节点按照当前层节点损失值从小到大排序，在保证有解的情况下保留前maxBeamWidth个波束节点。此处所述有解指的是在N_beam个时间粒度内，已计算的所有小区恰好能够完成各自N_beam个波束的发射。换言之，有解即在N_beam个时间粒度内，存在一组可以使每一个小区都可以发射完各自波束的解。

说明：束集宽度为专业术语，原专业术语仅仅指的是一颗大型树结构的宽度，而本申请实施例中所指的束集结构是N_beam个树组成的结构，故在此处使用束集结构宽度表示预设的值。此处当前层节点损失值，指的是包括当前节点以及相应路径上已计算过的所有节点代价值之和。

重复执行上述步骤2)～步骤4)，直到所有小区均已计算完毕。

步骤四：解空间搜索；

为了提高计算速度，增加了滑动窗口，窗口的宽度为L_wids。在步骤三建立束集结构的过程中，当增加的小区个数超过了L_wids，则开始按照下述过程输出窗口内的解：

由于超过maxBeamWidth的层中，其所包含的波束节点均已按照损失值从小到大排序，故可从当前层第一个波束节点开始向其父节点方向寻找组合解，这个组合解包括了当前小区在内的已计算不同小区在同一个时间编码所发射的波束号。

找到N_beam个互不相交的组合解后，输出解集(即N_beam个组合解)到预先新建的用于保存结果的txt文件中；

删除当前窗口内除组合解所包含的波束节点外的所有波束节点；

滑动窗口，继续前述步骤三。

对于一些关键点来说，可选择以其为中心小区通过算法进行全局小区波束配置；如果某些关键节点有多种选择，那么依照算法选择损失值最小的一组解作为配置方案。

图4仅表示算法执行过程的示意，图4中节点个数以及每一层节点个数之间的关系并不代表实际情况。第1、2幅图表示第一层节点和第二层产生的节点，此时每一层节点个数并未超过maxBeamWidth限制，所以不作任何节点删除操作。第3幅图表示此时第三层节点个数超出了maxBeamWidth限制，所以按照当前每个节点的损失值排序，保留最小损失值的maxBeamWidth个节点。一直重复执行，直到第6幅图，达到窗口宽度L_wids时，开始从箭头所指的层向父节点搜索，直到找到当前解集为止，并保留在解集里边的节点(黑色实心圆圈)，删除多余节点。然后以箭头所指方向为初始层，继续重复上述过程，直到所有小区计算完毕。

步骤五：超参设置与小区多波束配置方案输出；

基于步骤一至步骤四，进行束集结构的建立与组合解搜索。本步骤五主要是基于已完成模型建立的情况下进行参数调试与小区多波束配置方案输出。

输入超参包括：衰减率α，松弛项ε，基站间最大距离阈值d_max，最小损失阈值l_min，注意力区域N_cellBack，最大束集结构宽度maxBeamWidth，滑动窗口大小L_wids。其中：

说明：超参为专业术语，指算法程序代码完成后，依据实际情况(不同的计算机配置，不同的配置场景等)进行调整的参数。注意力区域为专业术语，原指图像中的某一块需要关注的区域，本文指所关注的窗口宽度内的小区节点。

α一般可设置0.9～1之间的数值，一般情况下，相同情况下越接近1衰减越小；

ε的作用是防止出现两波束夹角取180度时，损失为0的情况，一般可取一个很小的数值，例如0.0001等；

d_max可根据实际情况中两小区波束干扰忽略不计时的距离设定；

l_min可根据实际能接受的可忽略干扰代价值进行设定；

N_cellBack可根据实际中的中心小区波束受干扰范围进行设定；

maxBeamWidth可设置为大于(N_beam)²的值，L_wids可根据计算机计算能力设定。

输入数据源：小区坐标，方向有序的波束，天线方向增益，小区列表，小区波束个数。

输出结果：多波束小区配置方案、全局波束配置损失值。

下面给出一个具体实施例的介绍。

1、数据描述：

从数据库中随机选择了30个小区的工参表，部分字段，例如经纬度，通过弥勒坐标投影转换到直角坐标系。为了得到更好的优化方案，需要对小区按照距离中心点由近及远进行排序，并依次加入到束集结构中。这30个小区的中心点坐标为：(31707.7362,7215.1657)，则例如排序后的小区工参表如下：

其中，字段ECI为小区标识，cover_seen和scen分别表示覆盖场景和基站类型，x-cord、y-cord为直角坐标系的坐标值，ant_angle为天线的角度(起始位置为第一象限x轴正半轴，逆时针旋转为正)，ant_height为天线悬挂高度，B1～B4为以天线角度为中心方向，两边均匀分布在60度以内的四个波束，distance为距离中心点的距离。小区分布如图5所示，图5中，黑色的箭头表示天线方向，天线方向两边箭头两分别表示相应天线所发射的四个波束的方向。目标就是要确定这四个波束在连续的四个时间粒度内的发射顺序。

2、代价值计算：

这里，每个天线波束增益均设置为24dB，在这个条件下分别列举：1、同站小区波束间的干扰代价值；2、不同站波束之间的干扰代价值。除同站小区外，不同小区之间的最短距离约为935.4m。超参设置为：α＝0.9，ε＝0.0001。

同站小区：

选择200300417和200300419两个小区且均发射B1波束为例。

归一化系数为：

平衡代价值为：

然后，可以计算以小区波束y与x的干扰代价值，同站的两者之间夹角为90度，R_x←y＝1，最终得到两小区之间的代价值为：

距离最远的不同站小区：

选择199059842和168855429两个小区均发射B1波束为例。

归一化系数仍为：coeff＝0.6158

平衡代价值为：

然后，计算以小区波束y与波束x的干扰代价值，同站的波束y与波束x之间夹角为145度，R_x←y＝1，得到最终距离最远的两个小区之间的代价值：

以这30个小区为例，当干扰代价值为0.1时，两小区距离约为11km(考虑某个城市所有小区时，这个数值会更小)，所以在本例中可设置d_max＝11km，当基站距离大于这个数值时不进行代价值计算，同时当代价值l_min小于0.1时，小区波束间代价损失忽略不计。

3、方案生成：

在实验过程中，设定N_cellBack值为7，L_wids值为6，maxBeamWidth为100，当然这些值在实际中可根据计算机的计算能力进行调整，本申请实施例不进行限制。将小区工参数据作为输入，可得到最终各小区的波束配置结果，如下表所示：

其中，以##为分隔符，从第一列到最后一列分别表示00～11这四个时刻各个小区应该发射的某个方向的波束，可以此为参考或者标准进行波束配置。假若任意进行配置，例如按照工参表中的顺序，00时刻每个小区均发射B1波束，01时刻发射B2波束，10时刻发射B3波束，11时刻发射B4波束，此时全局损失值为63.3494。

综上所述，参见图6，本申请实施例提供的一种小区多波束配置方法包括：

S101、基于对每一小区的波束编码，确定不同小区波束之间干扰代价值；

S102、基于所述干扰代价值对束集宽度的限制，进行多波束的束集结构建立；

S103、在建立了所述束集结构的基础上，进行解空间搜索，并确定小区多波束配置信息。

通过该方法，基于对每一小区的波束编码，确定不同小区波束之间干扰代价值；基于所述干扰代价值对束集宽度的限制，进行多波束的束集结构建立；在建立了所述束集结构的基础上，进行解空间搜索，并确定小区多波束配置信息，从而实现了基于不同小区波束之间干扰代价值之和的大小对多波束的束集宽度限制的同时进行多波束的束集结构建立，输出全局小区最优或准最优的波束配置，提高了计算效率，保证了最优或者准最优解的输出。

可选地，所述对每一小区的波束编码，具体包括对每一小区的波束进行标识和时间编码。

可选地，所述确定不同小区水平波束之间干扰代价值，具体包括：

确定波束y所在小区相对波束x所在小区的地理距离d_x,y；其中，当d_x,y＞d_max时，l_x←y＝0；当d_x,y＝0时，

其中假设波束y对波束x的干扰代价值为l_x←y，x≠y，全局小区所发射的所有方向的波束集为X；d_max为预设的有效最大临界距离；

当d_x,y＜d_max时，计算波束x,y之间的夹角θ_x,y；

根据所述夹角θ_x,y，确定l_x←y。

可选地，根据所述夹角θ_x,y，确定l_x←y，具体包括：

设定归一化系数为：

其中，G_x表示波束x的天线方向增益值；

确定平衡代价值为：

其中，G_x、G_y分别表示不同小区波束x和y的天线方向增益值；

采用下式计算小区波束y对波束x的干扰代价值：

其中，α表示预设的衰减率，取值在0～1之间，ε表示预设的松弛项，R通过下式确定：

其中，

和

为符号函数。

可选地，所述不同小区波束之间干扰代价值，具体包括：

不同小区水平波束之间干扰代价值的计算；和/或，

不同小区分层波束之间干扰代价值的计算。

可选地，基于所述干扰代价值对束集宽度的限制，进行多波束的束集结构建立，具体包括：

确定一小区为中心小区，该中心小区的波束节点为第一层波束节点；该小区经过编码后的波束节点，共有(N_beam)²个波束节点；

按照与所述中心小区的距离由近及远，依次增加下一层波束节点，并且将新加入的(N_beam)²个波束节点分别关联前一层的每一个波束节点，得到当前层共有(N_beam)⁴个波束节点；

在预设的注意力宽度N_cellBack内，计算不同小区间相同时间编码的波束节点之间的干扰代价值；

若当前层波束节点数目超过预设的最大束集结构宽度maxBeamWidth，则将当前层所有波束节点按照损失值从小到大排序，在保证有解的情况下保留前maxBeamWidth个波束节点。

可选地，所述解空间搜索，具体包括：

当新增加的小区个数超过预设窗口宽度L_wids时，从当前层第一个波束节点开始向其父波束节点方向寻找组合解；

当找到N_beam个组合解时，输出解集到文件中；

删除当前窗口内除组合解所包含的波束节点外的所有波束节点，并滑动窗口。

可选地，所述确定小区多波束配置信息，具体包括：

利用输入超参、输入数据源，确定输出结果；

其中，所述输入超参包括：衰减率α，松弛项ε，基站间最大距离阈值d_max，最小损失阈值l_min，注意力宽度N_cellBack，最大束集结构宽度maxBeamWidth，滑动窗口大小L_wids；

所述输入数据源包括：小区坐标，方向有序的波束，天线方向增益，小区列表，小区波束个数；

所述输出结果包括：多波束小区配置信息、全局波束配置损失值。

参见图7，本申请实施例提供的一种小区多波束配置装置包括：

第一单元11，用于基于对每一小区的波束编码，确定不同小区波束之间干扰代价值；

第二单元12，用于基于所述干扰代价值对束集宽度的限制，进行多波束的束集结构建立；

第三单元13，用于在建立了所述束集结构的基础上，进行解空间搜索，并确定小区多波束配置信息。

本申请实施例上述单元，还可以实现上述方法的所有流程，在此不再赘述。

参见图8，本申请实施例提供的另一种小区多波束配置装置包括：

处理器500，用于用于读取存储器520中的程序，执行下列过程：

基于对每一小区的波束编码，确定不同小区波束之间干扰代价值；

基于所述干扰代价值对束集宽度的限制，进行多波束的束集结构建立；

在建立了所述束集结构的基础上，进行解空间搜索，并确定小区多波束配置信息。

可选地，所述对每一小区的波束编码，具体包括对每一小区的波束进行标识和时间编码。

可选地，所述确定不同小区水平波束之间干扰代价值，具体包括：

确定波束y所在小区相对波束x所在小区的地理距离d_x,y；其中，当d_x,y＞d_max时，l_x←y＝0；当d_x,y＝0时，

其中假设波束y对波束x的干扰代价值为l_x←y，x≠y，全局小区所发射的所有方向的波束集为X；d_max为预设的有效最大临界距离；

当d_x,y＜d_max时，计算波束x,y之间的夹角θ_x,y；

根据所述夹角θ_x,y，确定l_x←y。

可选地，根据所述夹角θ_x,y，确定l_x←y，具体包括：

设定归一化系数为：

其中，G_x表示波束x的天线方向增益值；

确定平衡代价值为：

其中，G_x、G_y分别表示不同小区波束x和y的天线方向增益值；

采用下式计算小区波束y对波束x的干扰代价值：

其中，α表示预设的衰减率，取值在0～1之间，ε表示预设的松弛项，R通过下式确定：

其中，

和

为符号函数。

可选地，所述不同小区波束之间干扰代价值，具体包括：

不同小区水平波束之间干扰代价值的计算；和/或，

不同小区分层波束之间干扰代价值的计算。

可选地，基于所述干扰代价值对束集宽度的限制，进行多波束的束集结构建立，具体包括：

确定一小区为中心小区，该中心小区的波束节点为第一层波束节点；该小区经过编码后的波束节点，共有(N_beam)²个波束节点；

按照与所述中心小区的距离由近及远，依次增加下一层波束节点，并且将新加入的(N_beam)²个波束节点分别关联前一层的每一个波束节点，得到当前层共有(N_beam)⁴个波束节点；

在预设的注意力宽度N_cellBack内，计算不同小区间相同时间编码的波束节点之间的干扰代价值；

若当前层波束节点数目超过预设的最大束集结构宽度maxBeamWidth，则将当前层所有波束节点按照损失值从小到大排序，在保证有解的情况下保留前maxBeamWidth个波束节点。

可选地，所述解空间搜索，具体包括：

当新增加的小区个数超过预设窗口宽度L_wids时，从当前层第一个波束节点开始向其父波束节点方向寻找组合解；

当找到N_beam个组合解时，输出解集到文件中；

删除当前窗口内除组合解所包含的波束节点外的所有波束节点，并滑动窗口。

可选地，所述确定小区多波束配置信息，具体包括：

利用输入超参、输入数据源，确定输出结果；

其中，所述输入超参包括：衰减率α，松弛项ε，基站间最大距离阈值d_max，最小损失阈值l_min，注意力宽度N_cellBack，最大束集结构宽度maxBeamWidth，滑动窗口大小L_wids；

所述输入数据源包括：小区坐标，方向有序的波束，天线方向增益，小区列表，小区波束个数；

所述输出结果包括：多波束小区配置信息、全局波束配置损失值。

收发机510，用于在处理器500的控制下接收和发送数据。

其中，在图8中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器500代表的一个或多个处理器和存储器520代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机510可以是多个元件，即包括发送机和收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器500负责管理总线架构和通常的处理，存储器520可以存储处理器500在执行操作时所使用的数据。

处理器500可以是中央处埋器(CPU)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)。

需要说明的是，本申请实施例中对单元的划分是示意性的，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。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)或处理器(processor)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(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请实施例提供了一种计算设备，该计算设备具体可以为桌面计算机、便携式计算机、智能手机、平板电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等。该计算设备可以包括中央处理器(Center Processing Unit，CPU)、存储器、输入/输出设备等，输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏等，输出设备可以包括显示设备，如液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)等。

存储器可以包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)，并向处理器提供存储器中存储的程序指令和数据。在本申请实施例中，存储器可以用于存储本申请实施例提供的任一所述方法的程序。

处理器通过调用存储器存储的程序指令，处理器用于按照获得的程序指令执行本申请实施例提供的任一所述方法。

本申请实施例提供了一种计算机存储介质，用于储存为上述本申请实施例提供的装置所用的计算机程序指令，其包含用于执行上述本申请实施例提供的任一方法的程序。

所述计算机存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于磁性存储器(例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘(MO)等)、光学存储器(例如CD、DVD、BD、HVD等)、以及半导体存储器(例如ROM、EPROM、EEPROM、非易失性存储器(NAND FLASH)、固态硬盘(SSD))等。

本申请实施例提供的方法可以应用于终端设备，也可以应用于网络设备。

其中，终端设备也可称之为用户设备(User Equipment，简称为“UE”)、移动台(Mobile Station，简称为“MS”)、移动终端(Mobile Terminal)等，可选的，该终端可以具备经无线接入网(Radio Access Network，RAN)与一个或多个核心网进行通信的能力，例如，终端可以是移动电话(或称为“蜂窝”电话)、或具有移动性质的计算机等，例如，终端还可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置。

网络设备可以为基站(例如，接入点)，指接入网中在空中接口上通过一个或多个扇区与无线终端通信的设备。基站可用于将收到的空中帧与IP分组进行相互转换，作为无线终端与接入网的其余部分之间的路由器，其中接入网的其余部分可包括网际协议(IP)网络。基站还可协调对空中接口的属性管理。例如，基站可以是GSM或CDMA中的基站(BTS，BaseTransceiver Station)，也可以是WCDMA中的基站(NodeB)，还可以是LTE中的演进型基站(NodeB或eNB或e-NodeB，evolutional Node B)，或者也可以是5G系统中的gNB等。本申请实施例中不做限定。

上述方法处理流程可以用软件程序实现，该软件程序可以存储在存储介质中，当存储的软件程序被调用时，执行上述方法步骤。

综上所述，本申请实施例提供的技术方案包括：

通过基于Beam-Search及其他类似方法进行时间编码波束的多束集结构并行建立，进行小区多波束(SSB波束、CSI-RS波束等)配置的方法。

利用但不限于使用损失值这一指标进行多束集结构宽度总和的限制，降低可行解空间大小的方法。

利用但不限于使用注意力机制、窗口滑动等途径提高计算效率的方法。

与现有技术相比，本申请实施例提供的技术方案可以达到以下优点：

基于Beam-Search方法，通过建立受限束集宽度的束集搜索结构，在缩小解空间大小的情况下，最大程度保证了找到最优解或准最优解的可能性，使得全局小区波束以最低干扰损失值进行波束发射；

每次均可输出稳定的波束配置组合解方案，且不存在陷入局部最优的问题；

通过约束束集搜索结构的宽度、增加注意力宽度和滑动窗口等措施保证了搜索波束组合解的计算效率的同时，降低了所需计算资源的要求。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种小区多波束配置方法，其特征在于，该方法包括：

基于对每一小区的波束编码，确定不同小区波束之间干扰代价值；

基于所述干扰代价值对束集宽度的限制，进行多波束的束集结构建立，其中包括：确定一小区为中心小区，该中心小区的波束节点为第一层波束节点，该小区经过编码后的波束节点，共有(N_beam)²个波束节点，按照与所述中心小区的距离由近及远，依次增加下一层波束节点，并且将新加入的(N_beam)²个波束节点分别关联前一层的每一个波束节点，得到当前层共有(N_beam)⁴个波束节点，在预设的注意力宽度N_cellBack内，计算不同小区间相同时间编码的波束节点之间的干扰代价值，以及若当前层波束节点数目超过预设的最大束集结构宽度maxBeamWidth，则将当前层所有波束节点按照损失值从小到大排序，在保证有解的情况下保留前maxBeamWidth个波束节点；

在建立了所述束集结构的基础上，进行解空间搜索，并确定小区多波束配置信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对每一小区的波束编码，具体包括对每一小区的波束进行标识和时间编码。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定不同小区波束之间干扰代价值，具体包括：

确定波束y所在小区相对波束x所在小区的地理距离d_x,y；其中，当d_x,y＞d_max时，

为波束y对波束x的干扰代价值，d_max为预设的有效最大临界距离；

当d_x,y＝0时，

X为全局小区所发射的所有方向的波束集；当d_x,y＜d_max时，计算波束x,y之间的夹角θ_x,y；

根据所述夹角θ_x,y，确定

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述夹角θ_x,y，确定

具体包括：

设定归一化系数为：

其中，G_x表示波束x的天线方向增益值；

确定平衡代价值为：

其中，G_x、G_y分别表示不同小区波束x和y的天线方向增益值；

采用下式计算小区波束y对波束x的干扰代价值：

其中，α表示预设的衰减率，取值在0～1之间，ε表示预设的松弛项，R通过下式确定：

其中，

和

为符号函数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述不同小区波束之间干扰代价值，具体包括：

不同小区水平波束之间干扰代价值的计算；和/或，

不同小区分层波束之间干扰代价值的计算。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述解空间搜索，具体包括：

当新增加的小区个数超过预设窗口宽度L_wids时，从当前层第一个波束节点开始向其父波束节点方向寻找组合解；

当找到N_beam个组合解时，输出解集到文件中；

删除当前窗口内除组合解所包含的波束节点外的所有波束节点，并滑动窗口。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定小区多波束配置信息，具体包括：

利用输入超参、输入数据源，确定输出结果；

其中，所述输入超参包括：衰减率α，松弛项ε，预设的有效最大临界距离d_max，最小损失阈值

注意力宽度N_cellBack，最大束集结构宽度maxBeamWidth，滑动窗口大小L_wids；

所述输入数据源包括：小区坐标，方向有序的波束，天线方向增益，小区列表，小区波束个数；

所述输出结果包括：多波束小区配置信息、全局波束配置损失值。

8.一种小区多波束配置装置，其特征在于，包括：

第一单元，用于基于对每一小区的波束编码，确定不同小区波束之间干扰代价值；

第二单元，用于基于所述干扰代价值对束集宽度的限制，进行多波束的束集结构建立，其中包括：确定一小区为中心小区，该中心小区的波束节点为第一层波束节点，该小区经过编码后的波束节点，共有(N_beam)²个波束节点，按照与所述中心小区的距离由近及远，依次增加下一层波束节点，并且将新加入的(N_beam)²个波束节点分别关联前一层的每一个波束节点，得到当前层共有(N_beam)⁴个波束节点，在预设的注意力宽度N_cellBack内，计算不同小区间相同时间编码的波束节点之间的干扰代价值，以及若当前层波束节点数目超过预设的最大束集结构宽度maxBeamWidth，则将当前层所有波束节点按照损失值从小到大排序，在保证有解的情况下保留前maxBeamWidth个波束节点；

第三单元，用于在建立了所述束集结构的基础上，进行解空间搜索，并确定小区多波束配置信息。

9.一种计算设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储程序指令；

处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序执行权利要求1至7任一项所述的方法。

10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使所述计算机执行权利要求1至7任一项所述的方法。

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