CN114039820A - 波束赋形的方法、装置、基站及计算机可读存储介质 - Google Patents

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CN114039820A CN202111138423.6A CN202111138423A CN114039820A CN 114039820 A CN114039820 A CN 114039820A CN 202111138423 A CN202111138423 A CN 202111138423A CN 114039820 A CN114039820 A CN 114039820A
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Abstract

本公开提供了一种波束赋形的方法、装置、基站及计算机可读存储介质，涉及无线通信技术领域，该方法包括获取用户终端上报的参考信号；根据所述参考信号进行信道估计，得到频域信道估计序列；基于基站分配给所述用户终端的带宽，以若干资源块为单位对所述带宽进行分组，得到多组子带宽；对每一组所述子带宽内每一资源块对应的频域信道估计序列进行合并计算，得到每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵；根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵确定对应的各个天线的权值；根据下行信号所在子带宽确定各个天线的目标权值，根据所述目标权值对各个天线的下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形；本公开能够提升系统性能。

Description

波束赋形的方法、装置、基站及计算机可读存储介质
技术领域
本公开涉及但不限于无线通信技术领域，尤其涉及一种波束赋形的方法、装置、基站及计算机可读存储介质。
背景技术
信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)是指接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号(噪声和干扰)的强度的比值，信干噪比是通信系统中重要的性能指标。在无线通信环境中，通常采用的波束赋形技术来提高信干噪比，为提高信干噪比，需要保证波束赋形具有一定精度；随着信道条件的变化，需要对波束赋形进行及时的调整和更新。
因此，如何减小用户终端间的干扰以提升信干噪比，提升系统性能，成为亟待解决的问题。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本公开实施例提供了一种波束赋形的方法、装置、基站及计算机可读存储介质，根据用户终端上报的信息计算权值，形成对每个用户终端相对独立的波束，能够减小用户终端间的干扰以提升信干噪比，提升系统性能。
第一方面，本公开实施例提供了一种波束赋形的方法，包括：
获取用户终端上报的参考信号；
根据所述参考信号进行信道估计，得到频域信道估计序列；
基于基站分配给所述用户终端的带宽，以若干资源块为单位对所述带宽进行分组，得到多组子带宽；
对每一组所述子带宽内每一资源块对应的频域信道估计序列进行合并计算，得到每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵；
根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵确定对应的各个天线的权值；
根据下行信号所在子带宽确定各个天线的目标权值，根据所述目标权值对各个天线的下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形。
在一些实施例中，所述对每一组所述子带宽内每一资源块对应的频域信道估计序列进行合并计算，得到每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵，包括：
确定所述资源块中参考信号资源单元的索引；
将所述子带宽中所有资源块中具有相同索引的参考信号资源单元对应的频域信道估计序列累加后平均，得到该子带宽对应的信道系数矩阵。
在一些实施例中，所述根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵确定对应的各个天线的权值，包括：
根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵与前一周期对应子带宽的信道系数矩阵，确定对应的基础信道系数矩阵；
根据所述基础信道系数矩阵计算得到基础权值矩阵；
对所述基础权值矩阵进行归一化处理，得到每一组所述子带宽对应的各个天线的权值。
在一些实施例中，所述对基础权值矩阵进行归一化处理，得到每一组所述子带宽对应的各个天线的权值，包括：
获取用户终端分布密度；
在所述用户终端分布密度大于阈值时，基于权值间比例的归一化对所述基础权值矩阵进行归一化处理，得到第一归一化权值，作为每一组所述子带宽对应的各个天线的权值；
否则，基于功率的归一化对所述基础权值矩阵进行归一化处理，得到第二归一化权值，作为每一组所述子带宽对应的各个天线的权值。
在一些实施例中，所述根据所述目标权值对各个天线的下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形，包括：
在所述用户终端分布密度大于阈值时，根据所述第一归一化权值对各个天线下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形；
否则，根据所述第二归一化权值对各个天线下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形。
在一些实施例中，所述根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵与前一周期对应子带宽的信道系数矩阵，确定对应的基础信道系数矩阵，包括：
将所述信道系数矩阵与前一周期对应的信道系数矩阵进行点乘，得到相邻两个周期之间信道系数矩阵的相关值；
将所述相关值与第一门限比较，如果所述相关值高于第一门限，则将所述信道系数矩阵和至少一个最近周期对应的信道系数矩阵进行平均，将计算得到的结果作为基础信道系数矩阵；否则，将所述信道系数矩阵作为基础信道系数矩阵。
在一些实施例中，所述根据所述基础信道系数矩阵计算得到基础权值矩阵，包括：
根据所述基础信道系数矩阵计算得到协方差矩阵：
对所述协方差矩阵进行分解得到特征向量；
将所述特征向量与所述基础信道系数矩阵相乘，得到基础权值矩阵。
在一些实施例中，所述根据所述参考信号进行信道估计，得到频域信道估计序列，包括：
确定本地信号序列；
基于所述本地信号序列和所述参考信号确定所述参考信号的信道估计，作为第一信道估计序列；
对所述第一信道估计序列进行去噪，得到频域信道估计序列。
在一些实施例中，所述对所述第一信道估计序列进行去噪，得到频域信道估计序列，包括：
将所述第一信道估计序列进行IFFT变换，得到第二信道估计序列；
计算所述第二信道估计序列的时延功率谱，得到时延功率谱序列；
根据所述参考信号确定循环前缀的位置索引集合；
根据所述时延功率谱序列及所述位置索引集合对所述第二信道估计序列进行去噪，得到第三信道估计序列；
对所述第三信道估计序列进行FFT变换，得到频域信道估计序列。
在一些实施例中，所述根据所述时延功率谱序列及所述位置索引集合对所述第二信道估计序列进行去噪，得到第三信道估计序列，包括：
删除所述第二信道估计序列中时域点数索引在所述循环前缀的位置索引集合中对应的部分以及时延功率谱小于第二门限对应的部分，得到第三信道估计序列。
第二方面，本公开实施例还提供了一种波束赋形的装置，所述波束赋形的装置包括：
获取模块，用于获取用户终端上报的参考信号；
信道估计模块，用于根据所述参考信号进行信道估计，得到频域信道估计序列；
分组模块，用于基于基站分配给所述用户终端的带宽，以若干资源块为单位对所述带宽进行分组，得到多组子带宽；
信道系数矩阵确定模块，用于对每一组所述子带宽内每一资源块对应的频域信道估计序列进行合并计算，得到每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵；
权值确定模块，用于根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵确定对应的各个天线的权值；
波束赋形模块，用于根据下行信号所在子带宽确定各个天线的目标权值，根据所述目标权值对各个天线的下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形。
在一些实施例中，所述信道系数矩阵确定模块包括：
第一信道系数矩阵确定子模块，用于确定所述资源块中参考信号资源单元的索引；
第二信道系数矩阵确定子模块，用于将所述子带宽中所有资源块中具有相同索引的参考信号资源单元对应的频域信道估计序列累加后平均，得到该子带宽对应的信道系数矩阵。
在一些实施例中，所述权值确定模块包括：
第一权值确定子模块，用于根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵与前一周期对应子带宽的信道系数矩阵，确定对应的基础信道系数矩阵；
第二权值确定子模块，用于根据所述基础信道系数矩阵计算得到基础权值矩阵；
第三权值确定子模块，用于对所述基础权值矩阵进行归一化处理，得到每一组所述子带宽对应的各个天线的权值。
在一些实施例中，所述第三权值确定子模块具体用于：
获取用户终端分布密度；
在所述用户终端分布密度大于阈值时，基于权值间比例的归一化对所述基础权值矩阵进行归一化处理，得到第一归一化权值，作为每一组所述子带宽对应的各个天线的权值；
否则，基于功率的归一化对所述基础权值矩阵进行归一化处理，得到第二归一化权值，作为每一组所述子带宽对应的各个天线的权值。
在一些实施例中，所述波束赋形模块具体用于：
在所述用户终端分布密度大于阈值时，根据所述第一归一化权值对各个天线下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形；
否则，根据所述第二归一化权值对各个天线下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形。
在一些实施例中，所述第一权值确定子模块具体用于：
将所述信道系数矩阵与前一周期对应的信道系数矩阵进行点乘，得到相邻两个周期之间信道系数矩阵的相关值；
将所述相关值与第一门限比较，如果所述相关值高于第一门限，则将所述信道系数矩阵和至少一个最近周期对应的信道系数矩阵进行平均，将计算得到的结果作为基础信道系数矩阵；否则，将所述信道系数矩阵作为基础信道系数矩阵。
在一些实施例中，所述第二权值确定子模块具体用于：
根据所述基础信道系数矩阵计算得到协方差矩阵：
对所述协方差矩阵进行分解得到特征向量；
将所述特征向量与所述基础信道系数矩阵相乘，得到基础权值矩阵。
在一些实施例中，所述信道估计模块包括：
第一信道估计子模块，用于确定本地信号序列；
第二信道估计子模块，用于基于所述本地信号序列和所述参考信号确定所述参考信号的信道估计，作为第一信道估计序列；
第三信道估计子模块，用于对所述第一信道估计序列进行去噪，得到频域信道估计序列。
在一些实施例中，所述第三信道估计子模块具体用于：
将所述第一信道估计序列进行IFFT变换，得到第二信道估计序列；
计算所述第二信道估计序列的时延功率谱，得到时延功率谱序列；
根据所述参考信号确定循环前缀的位置索引集合；
根据所述时延功率谱序列及所述位置索引集合对所述第二信道估计序列进行去噪，得到第三信道估计序列；
对所述第三信道估计序列进行FFT变换，得到频域信道估计序列。
在一些实施例中，所述根据所述时延功率谱序列及所述位置索引集合对所述第二信道估计序列进行去噪，得到第三信道估计序列，包括：
删除所述第二信道估计序列中时域点数索引在所述循环前缀的位置索引集合中对应的部分以及时延功率谱小于第二门限对应的部分，得到第三信道估计序列。
第三方面，本公开实施例还提供了一种基站，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的波束赋形的方法。
第四方面，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如第一方面所述的波束赋形的方法。
本公开实施例包括：获取用户终端上报的参考信号；根据所述参考信号进行信道估计，得到频域信道估计序列；基于基站分配给所述用户终端的带宽，以若干资源块为单位对所述带宽进行分组，得到多组子带宽；对每一组所述子带宽内每一资源块对应的频域信道估计序列进行合并计算，得到每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵；根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵确定对应的各个天线的权值；根据下行信号所在子带宽确定各个天线的目标权值，根据所述目标权值对各个天线的下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形。
本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本公开技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。
图1是本公开一个实施例提供的波束赋形的方法的流程图；
图2是图1中步骤S400的具体流程图；
图3是图1中步骤S500的具体流程图；
图4是图1中步骤S200的具体流程图；
图5是本公开一个实施例提供的波束赋形的装置的结构示意图；
图6是本公开另一个实施例提供的基站的结构图。
具体实施方式
为了使本公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本公开进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本公开，并不用于限定本公开。
需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书、权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等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。
本公开提供了一种波束赋形的方法、装置、基站及计算机可读存储介质，该方法包括：获取用户终端上报的参考信号；根据所述参考信号进行信道估计，得到频域信道估计序列；基于基站分配给所述用户终端的带宽，以若干资源块为单位对所述带宽进行分组，得到多组子带宽；对每一组所述子带宽内每一资源块对应的频域信道估计序列进行合并计算，得到每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵；根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵确定对应的各个天线的权值；根据下行信号所在子带宽确定各个天线的目标权值，根据所述目标权值对各个天线的下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形。本公开根据用户终端上报的参考信号分别计算各个天线的权值，形成针对单个天线独立的波束，从而提高用户终端的信噪比，提升通信系统的性能，如基站的吞吐率；其中，通过对频域信道估计序列的载波带宽分组，可以提升权值计算的准确性；对分组的信道估计结果进行合并可以有效降低运算复杂度；基于用户终端上报的信息实时计算得到权值，可以及时反映信道变化，计算出的权值更准确。
下面结合附图，对本公开实施例作进一步阐述。
首先，对本公开实施例中提及的技术名词进行说明：
资源块(Resource Block,RB)：频率上连续12个子载波，时域上一个时隙(slot)，称为1个资源块。
资源单元(Resource Element,RE)：频率上一个子载波，时域上一个OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)符号，称为一个资源单元。
循环前缀(Cyclic Prefix,CP):将OFDM符号尾部的信号复制到头部形成的循环结构，保证有时延的OFDM信号在FFT积分周期内总是具有整倍数周期。
FFT(Fast Fourier Transformation)：快速傅里叶正变换；
IFFT(Inverse Fast Fourier Transformation)：快速傅里叶反变换；
需要指出的是，在时域上，最小的资源粒度是一个OFDM符号，在频域上，最小的粒度是一个子载波，一个OFDM符号与一个子载波组成的一个时频资源单元，叫做RE，物理层在进行资源映射的时候，是以RE为基本单位的。时域上一个时隙内所有的OFDM符号与频域上12个子载波组成的一个资源块，叫做RB(Resource Block)。
如图1所示，图1是本公开一个实施例提供的一种波束赋形的方法的流程图，在该方法中，包括但不限于有以下步骤：
步骤S100，获取用户终端上报的参考信号；
需要说明的是，参考信号(Reference Signal，RS)就是“导频”信号，是由发射端(用户终端)提供给接收端(基站)用于信道估计或信道探测的一种已知信号。在一个实施例中，基站与用户终端通信连接后，基站的上行接收端接收各个用户终端的参考信号，得到各个用户终端的参考信号，将全部用户终端的参考信号形成参考信号，得到的参考信号包括与基站通信连接的各个用户终端的参考信号。具体地，参考信号为探测参考信号。
步骤S200，根据所述参考信号进行信道估计，得到频域信道估计序列；
需要说明的是，信道估计是指从接收数据中将假定的某个信道模型的模型参数估计出来的过程。
步骤S300，基于基站分配给所述用户终端的带宽，以若干资源块为单位对所述带宽进行分组，得到多组子带宽；
步骤S400，对每一组所述子带宽内每一资源块对应的频域信道估计序列进行合并计算，得到每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵；
步骤S500，根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵确定对应的各个天线的权值；
步骤S600，根据下行信号所在子带宽确定各个天线的目标权值，根据所述目标权值对各个天线的下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形。
需要说明的是，在LTE、5G等通信系统中，采用TDD即时分双工的模式，其上下行链路是时分的，并且其上下行信道具有互易性。因此，可以利用对上行信号的信道估计获得下行链路信道的空时域参数信息。
现有技术中，一般提前将预编码矩阵进行存储，通过预编码矩阵得到协方差矩阵，由于硬件资源的限制难以将预编码矩阵做到精细化的粒度，导致波束赋形的精度受限；并且难以根据信道条件的变化进行及时调整和更新，导致波束赋形的延迟。
本公开提供的实施例中，根据用户终端上报的参考信号实时进行信道估计，采用分组计算信道系数矩阵的方式分别确定各个天线的权值，根据下行信号所在子带宽确定各个天线的目标权值，形成针对单个天线的独立波束，从而提升各个天线覆盖内用户终端的信噪比，通过提升用户终端的信噪比，从而提升通信系统的性能，如基站的吞吐率。
另外，参照图2，在一实施例中，图1所示实施例中的步骤S400中，所述对每一组所述子带宽内每一资源块对应的频域信道估计序列进行合并计算，得到每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵，包括但不限于有以下步骤：
步骤S410，确定所述资源块中参考信号资源单元的索引；
步骤S420，将所述子带宽中所有资源块中具有相同索引的参考信号资源单元对应的频域信道估计序列累加后平均，得到该子带宽对应的信道系数矩阵。
下面以一具体示例对上述实施例中确定子带宽对应的信道系数矩阵的方法进行举例说明：
首先，确定基站分配给所述用户终端的带宽，将所述带宽均等划分为若干组子带宽；其中，每组所述子带宽包括M个资源块，每个所述资源块包含K个参考信号资源单元，M和K均为大于1的正整数；
其次，确定所述资源块中参考信号资源单元的索引，将所述子带宽中M个资源块中相同索引的参考信号资源单元对应的频域信道估计序列累加后平均，得到该子带宽对应的信道系数矩阵。
将所述子带宽中M个资源块中相同索引的参考信号资源单元形成一组，共得到K个资源单元组，所述信道系数矩阵的维度为1×K；
具体地，令每个资源块对应的参考信号资源单元为K个，确定每个所述资源块中参考信号资源单元的索引；比如，第一个资源块中参考信号资源单元的索引为0，1，……，k-1，同样的，其余每个资源块中参考信号资源单元的索引也是0，1，……，k-1；将每一个资源块中索引为0的参考信号资源单元累加后求取平均值，得到1个累加平均值，同样，将每一个资源块中其余具有相同索引的参考信号资源单元分别累加后求取平均值，得到分别与索引0，1，……，k-1对应的累加平均值，共K个累加平均值，作为该子带宽对应的信道系数矩阵。其中，可根据每根天线接收的数据按照上述方法依次划分多组子带宽，对每一组子带宽内每一资源块对应的频域信道估计序列进行合并计算，并对每根天线数据中对应子带宽的系数矩阵合并成维度为N×K的矩阵，作为该子带宽对应的信道系数矩阵，N为天线数。
另外，参照图3，在一实施例中，图1所示实施例中的步骤S500中，所述根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵确定对应的各个天线的权值，还包括但不限于有以下步骤：
步骤S510，根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵与前一周期对应子带宽的信道系数矩阵，确定对应的基础信道系数矩阵；
步骤S520，根据所述基础信道系数矩阵计算得到基础权值矩阵；
步骤S530，对所述基础权值矩阵进行归一化处理，得到每一组所述子带宽对应的各个天线的权值。
另外，在一实施例中，图3所示实施例中的步骤S530还包括但不限于有以下步骤：
步骤S531，获取用户终端分布密度；
步骤S532，确定所述用户终端分布密度是否大于阈值，若是，则执行步骤S533，若否，则执行步骤S534；
步骤S533，基于权值间比例的归一化对所述基础权值矩阵进行归一化处理，得到第一归一化权值，作为每一组所述子带宽对应的各个天线的权值；
步骤S534，基于功率的归一化对所述基础权值矩阵进行归一化处理，得到第二归一化权值，作为每一组所述子带宽对应的各个天线的权值。
具体的，所述第一归一化权值的计算公式为：
Figure BDA0003283116670000071
所述第二归一化权值的计算公式为：
Figure BDA0003283116670000072
其中，Wi为第i个天线的基础权值，W′为基于权值间比例的归一化后的权值，即第一归一化权值，W″为基于功率的归一化后的权值，即第二归一化权值，N为天线数。
本实施例中，对基础权值矩阵进行归一化处理，分为基于权值间比例的归一化和基于功率的归一化；对于基于权值间比例的归一化，由于各天线的发射功率不同，使各天线的权值比例不变，从而导致各天线发射信号的波束形状不发生变化，适用于用户终端分布密集的场景；对于基于功率的归一化，则由于各天线间的功率相同，但因为各天线的权值比例变化，从而导致各天线发射信号的波束形状变化，适用于用户终端分布稀疏的场景。
需要说明的是，用户终端分布密集可以根据连接基站的用户终端数确定，或者根据小区实际覆盖的区域粗略判断，比如对于居民楼密集、道路上用户终端稀疏的场景，可以根据用户终端的参考信道计算出到达角之类的参数，进而得到比较精确的位置；由于功率和天线的硬件电路有关系，每个天线的功率可直接获知，通过天线间功率是否相等或者相差很大判断天线间功率是否平衡。
另外，在一实施例中，图1所示实施例中的步骤S600还包括但不限于有以下步骤：
步骤S610，确定所述用户终端分布密度是否大于阈值，若是，则执行步骤S520，若否，则执行步骤S530；
步骤S620，根据所述第一归一化权值对各个天线下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形；
步骤S630，根据所述第二归一化权值对各个天线下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形。
本实施例中，当基站下行发射信号时，根据实际场景对各个天线加载不同的权值，有利于降低用户终端间干扰，从而提升系统性能。
本公开提供的实施例中，通过对参考信号带宽分组，可以提升权值计算的准确性；对分组的信道估计结果进行合并可以有效降低运算复杂度；基于用户终端上报的信息实时计算得到权值，可以及时反映信道变化，计算出的权值更准确；通过对权值进行归一化处理，并且根据不同条件自适应选择两种方式，能够适用不同的通信场景。
另外，在一实施例中，图3所示实施例中的步骤S510还包括但不限于有以下步骤：
步骤S511、将所述信道系数矩阵与前一周期对应的信道系数矩阵进行点乘，得到相邻两个周期之间信道系数矩阵的相关值；
步骤S512、将所述相关值与第一门限比较，如果所述相关值高于第一门限，则将所述信道系数矩阵和至少一个最近周期对应的信道系数矩阵进行平均，将计算得到的结果作为基础信道系数矩阵；否则，将所述信道系数矩阵作为基础信道系数矩阵。
本实施例中，将相关值与第一门限比较，如果高于第一门限，则认为相关值高，说明在相邻两次获取参考信号的周期内用户终端的信道变化小，则使用多个最近周期对应的信道系数矩阵的平均值确定各个天线的权值，可记为统计权值；反之，则说明在相邻两次获取参考信号的周期内用户终端的信道变化大，相关值低，使用当前的信道系数矩阵确定各个天线的权值，可记为瞬时权值；其中，每个信道系数矩阵对应一次获取的参考信号。
需要说明的是，所述第一门限用于确定通信场景的变化大小，若第一门限较大，则对通信场景的变化具有较高的容忍度。通过采用统计权值和瞬时权值，能够适应通信场景的变化较大的情形，适用不同的通信场景。
另外，在一实施例中，图3所示实施例中的步骤S520还包括但不限于有以下步骤：
步骤S521，根据所述基础信道系数矩阵计算得到协方差矩阵：
具体地，所述协方差矩阵的计算公式为：
Figure BDA0003283116670000091
其中，H为协方差矩阵，
Figure BDA0003283116670000092
为信道系数矩阵，
Figure BDA0003283116670000093
为信道系数矩阵的共轭转置，所述协方差矩阵的维度为K×K：
步骤S522，对所述协方差矩阵进行分解得到特征向量；
步骤S523，将所述特征向量与所述基础信道系数矩阵相乘，得到基础权值矩阵。
另外，参照图4，在一实施例中，图1所示实施例中的步骤S200还包括但不限于有以下步骤：
步骤S210，确定本地信号序列；
在一个实施例中，本地信号序列采用下述方式确定：读取预先存储于基站中的配置参数；根据预先存储于基站中的配置参数计算得到本地信号序列；所述本地信号序列与参考信号的配置参数对应；所述预先存储于基站中的配置参数包括小区级的配置参数和用户级的配置参数；所述配置参数包括：带宽、相邻两次参考信号的获取周期。
步骤S220，基于所述本地信号序列和所述参考信号确定所述参考信号的信道估计，作为第一信道估计序列；
在一实施例中，所述步骤S220包括但不限于有以下步骤：
步骤S221,确定所述参考信号的子载波；
步骤S222,对所述参考信号的子载波解映射，得到第一子载波序列；
需要说明的是，对所述参考信号的子载波解映射，就是将所述参考信号由时域转换为频域，得到第一子载波序列；
步骤S223,将所述第一子载波序列和本地信号序列共轭相乘，得到第一信道估计序列。
具体地，所述第一信道估计序列的计算公式如下：
Figure BDA0003283116670000094
其中，r为天线索引，p为天线端口索引，LS为OFDM符号索引，RS为参考信号，
Figure BDA0003283116670000095
为天线端口索引p对应的子载波(RE)索引，
Figure BDA0003283116670000096
为天线端口索引p对应的OFDM符号索引，
Figure BDA0003283116670000097
为第一子载波序列中天线索引r和天线端口索引p之间信道接收到的各子载波和OFDM符号的数据，
Figure BDA0003283116670000098
为本地信号序列中天线端口索引p生成的各子载波和OFDM符号的数据，
Figure BDA0003283116670000099
为第一信道估计序列。
需要说明的是，本实施例中，一个天线索引r(对应的天线用于接收参考信号)和一个天线端口索引p(对应的天线端口用于发射参考信号)形成一组(r,p)，每组(r,p)对应的第一信道估计需要分别进行计算，最终得到第一信道估计序列。
本公开提供的实施例中，对于上行链路而言，接收端的天线是指基站的天线，发射端的天线是指用户终端的天线；对于下行链路而言，接收端的天线是指用户终端的天线，发射端的天线是指基站的天线；由于基站的天线数可以确定，对基站侧采用天线进行表述；而对于用户终端而言，由于不知道用户终端采用几个天线发送和接收信号，因此，对用户终端侧采用天线端口进行表述，这里的天线端口是个逻辑概念，一般根据通信协议设定用户终端的天线端口数量，即在逻辑上划分得到的天线端口数。
步骤S230，对所述第一信道估计序列进行去噪，得到频域信道估计序列。
在一实施例中，所述步骤S230包括但不限于有以下步骤：
步骤S231，将所述第一信道估计序列进行IFFT变换，得到第二信道估计序列；
需要说明的是，将第一信道估计序列进行IFFT变换，是为了将频域的第一信道估计序列转换到时域的第二信道估计序列，便于后续计算时延功率谱(Power DelayProfile，PDP)。
具体地，所述第二信道估计序列通过如下公式计算得到：
Figure BDA0003283116670000101
Figure BDA0003283116670000102
其中，
Figure BDA0003283116670000103
为第二信道估计序列，j为频域点数索引，n为时域点数索引，NRS为频域总点数或时域总长度；
步骤S232，计算所述第二信道估计序列的时延功率谱，得到时延功率谱序列；
本步骤中，采用以下公式计算得到时延功率谱序列：
Figure BDA0003283116670000104
其中，pdp(r)(n)为时延功率谱序列，NP为天线端口总数，LRS为参考信号的OFDM符号总数。
需要说明的是，对时域的第二信道估计序列
Figure BDA0003283116670000105
取模运算即为求取时延功率谱，通过对每个天线端口和OFDM符号的时延功率谱求取平均值，即可计算得到每个第二信道估计序列的时延功率谱。
本公开提供的实施例中，所述本地信号序列、参考信号、第二信道估计序列和时延功率谱序列具有相同的时域点数索引和时域总长度，所述本地信号序列、参考信号和第一信道估计序列具有相同的频域点数索引和频域总点数。
步骤S233，根据所述参考信号确定循环前缀的位置索引集合；
步骤S234，根据所述时延功率谱序列及所述位置索引集合对所述第二信道估计序列进行去噪，得到第三信道估计序列；
在一实施例中，所述步骤S234还包括但不限于有以下步骤：
删除所述第二信道估计序列中时域点数索引在所述循环前缀的位置索引集合中对应的部分以及时延功率谱小于第二门限对应的部分，得到第三信道估计序列。
具体地，所述第三信道估计序列的计算公式如下：
Figure BDA0003283116670000106
其中，idxCP为循环前缀的位置索引集合，Thr为预先设定的第二门限，
Figure BDA0003283116670000107
为第三信道估计序列。
本实施例中，第二门限Thr是根据仿真和经验值设定的，根据所述循环前缀的位置索引集合和预先设定的第二门限对所述第二信道估计序列进行去噪，得到第三信道估计序列，保证所述第三信道估计序列中的功率不能太小。通过在频域上进行去噪处理，对时域信道估计结果(第二信道估计序列)中不满足条件的点置零，减小噪声功率，得到的第三信道估计序列更具信噪比，而作为后续的输入，也有利用提高计算权值的准确性。
步骤S235，对所述第三信道估计序列进行FFT变换，得到频域信道估计序列。
具体地，所述频域信道估计序列的计算公式如下：
Figure BDA0003283116670000111
其中，
Figure BDA0003283116670000112
为所述频域信道估计序列。
需要说明的是，将所述第三信道估计序列进行FFT变换，是为了将所述第三信道估计序列从时域转换到频域，得到频域信道估计序列。
另外，参考图5，在一实施例中，还提供了一种波束赋形的装置，波束赋形的装置包括；
获取模块100，用于获取用户终端上报的参考信号；
信道估计模块200，用于根据所述参考信号进行信道估计，得到频域信道估计序列；
分组模块300，用于基于基站分配给所述用户终端的带宽，以若干资源块为单位对所述带宽进行分组，得到多组子带宽；
信道系数矩阵确定模块400，用于对每一组所述子带宽内每一资源块对应的频域信道估计序列进行合并计算，得到每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵；
权值确定模块500，用于根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵确定对应的各个天线的权值；
波束赋形模块600，用于根据下行信号所在子带宽确定各个天线的目标权值，根据所述目标权值对各个天线的下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形。
在一些实施例中，所述信道系数矩阵确定模块400包括：
第一信道系数矩阵确定子模块，用于确定所述资源块中参考信号资源单元的索引；
第二信道系数矩阵确定子模块，用于将所述子带宽中所有资源块中具有相同索引的参考信号资源单元对应的频域信道估计序列累加后平均，得到该子带宽对应的信道系数矩阵。
在一些实施例中，所述权值确定模块500包括：
第一权值确定子模块，用于根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵与前一周期对应子带宽的信道系数矩阵，确定对应的基础信道系数矩阵；
第二权值确定子模块，用于根据所述基础信道系数矩阵计算得到基础权值矩阵；
第三权值确定子模块，用于对所述基础权值矩阵进行归一化处理，得到每一组所述子带宽对应的各个天线的权值。
在一些实施例中，所述第三权值确定子模块具体用于：
获取用户终端分布密度；
在所述用户终端分布密度大于阈值时，基于权值间比例的归一化对所述基础权值矩阵进行归一化处理，得到第一归一化权值，作为每一组所述子带宽对应的各个天线的权值；
否则，基于功率的归一化对所述基础权值矩阵进行归一化处理，得到第二归一化权值，作为每一组所述子带宽对应的各个天线的权值。
在一些实施例中，所述波束赋形模块600具体用于：
在所述用户终端分布密度大于阈值时，根据所述第一归一化权值对各个天线下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形；
否则，根据所述第二归一化权值对各个天线下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形。
在一些实施例中，所述第一权值确定子模块具体用于：
将所述信道系数矩阵与前一周期对应的信道系数矩阵进行点乘，得到相邻两个周期之间信道系数矩阵的相关值；
将所述相关值与第一门限比较，如果所述相关值高于第一门限，则将所述信道系数矩阵和至少一个最近周期对应的信道系数矩阵进行平均，将计算得到的结果作为基础信道系数矩阵；否则，将所述信道系数矩阵作为基础信道系数矩阵。
在一些实施例中，所述第二权值确定子模块具体用于：
根据所述基础信道系数矩阵计算得到协方差矩阵：
对所述协方差矩阵进行分解得到特征向量；
将所述特征向量与所述基础信道系数矩阵相乘，得到基础权值矩阵。
在一些实施例中，所述信道估计模块200包括：
第一信道估计子模块，用于确定本地信号序列；
第二信道估计子模块，用于基于所述本地信号序列和所述参考信号确定所述参考信号的信道估计，作为第一信道估计序列；
第三信道估计子模块，用于对所述第一信道估计序列进行去噪，得到频域信道估计序列。
在一些实施例中，所述第三信道估计子模块具体用于：
将所述第一信道估计序列进行IFFT变换，得到第二信道估计序列；
计算所述第二信道估计序列的时延功率谱，得到时延功率谱序列；
根据所述参考信号确定循环前缀的位置索引集合；
根据所述时延功率谱序列及所述位置索引集合对所述第二信道估计序列进行去噪，得到第三信道估计序列；
对所述第三信道估计序列进行FFT变换，得到频域信道估计序列。
在一些实施例中，所述根据所述时延功率谱序列及所述位置索引集合对所述第二信道估计序列进行去噪，得到第三信道估计序列，包括：
删除所述第二信道估计序列中时域点数索引在所述循环前缀的位置索引集合中对应的部分以及时延功率谱小于第二门限对应的部分，得到第三信道估计序列。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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，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。
另外，参照图6，本公开的一个实施例还提供了一种基站，该基站10包括：存储器11、处理器12及存储在存储器11上并可在处理器12上运行的计算机程序。
处理器12和存储器11可以通过总线或者其他方式连接。
实现上述实施例的波束赋形的方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器11中，当被处理器12执行时，执行上述实施例中的波束赋形的方法。
此外，本公开的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个处理器或控制器执行，例如，被上述电子设备实施例中的一个处理器执行，可使得上述处理器执行上述实施例中的波束赋形的方法。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
以上是对本公开的较佳实施进行了具体说明，但本公开并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本公开精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本公开权利要求所限定的范围内。

Claims (13)

1.一种波束赋形的方法，其特征在于，包括：
获取用户终端上报的参考信号；
根据所述参考信号进行信道估计，得到频域信道估计序列；
基于基站分配给所述用户终端的带宽，以若干资源块为单位对所述带宽进行分组，得到多组子带宽；
对每一组所述子带宽内每一资源块对应的频域信道估计序列进行合并计算，得到每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵；
根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵确定对应的各个天线的权值；
根据下行信号所在子带宽确定各个天线的目标权值，根据所述目标权值对各个天线的下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形。
2.根据权利要求1所述的波束赋形的方法，其特征在于，所述对每一组所述子带宽内每一资源块对应的频域信道估计序列进行合并计算，得到每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵，包括：
确定所述资源块中参考信号资源单元的索引；
将所述子带宽中所有资源块中具有相同索引的参考信号资源单元对应的频域信道估计序列累加后平均，得到该子带宽对应的信道系数矩阵。
3.根据权利要求1所述的波束赋形的方法，其特征在于，所述根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵确定对应的各个天线的权值，包括：
根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵与前一周期对应子带宽的信道系数矩阵，确定对应的基础信道系数矩阵；
根据所述基础信道系数矩阵计算得到基础权值矩阵；
对所述基础权值矩阵进行归一化处理，得到每一组所述子带宽对应的各个天线的权值。
4.根据权利要求3所述的波束赋形的方法，其特征在于，所述对基础权值矩阵进行归一化处理，得到每一组所述子带宽对应的各个天线的权值，包括：
获取用户终端分布密度；
在所述用户终端分布密度大于阈值时，基于权值间比例的归一化对所述基础权值矩阵进行归一化处理，得到第一归一化权值，作为每一组所述子带宽对应的各个天线的权值；
否则，基于功率的归一化对所述基础权值矩阵进行归一化处理，得到第二归一化权值，作为每一组所述子带宽对应的各个天线的权值。
5.根据权利要求4所述的波束赋形的方法，其特征在于，所述根据所述目标权值对各个天线的下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形，包括：
在所述用户终端分布密度大于阈值时，根据所述第一归一化权值对各个天线下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形；
否则，根据所述第二归一化权值对各个天线下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形。
6.根据权利要求3所述的波束赋形的方法，其特征在于，所述根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵与前一周期对应子带宽的信道系数矩阵，确定对应的基础信道系数矩阵，包括：
将所述信道系数矩阵与前一周期对应的信道系数矩阵进行点乘，得到相邻两个周期之间信道系数矩阵的相关值；
将所述相关值与第一门限比较，如果所述相关值高于第一门限，则将所述信道系数矩阵和至少一个最近周期对应的信道系数矩阵进行平均，将计算得到的结果作为基础信道系数矩阵；否则，将所述信道系数矩阵作为基础信道系数矩阵。
7.根据权利要求3所述的波束赋形的方法，其特征在于，所述根据所述基础信道系数矩阵计算得到基础权值矩阵，包括：
根据所述基础信道系数矩阵计算得到协方差矩阵：
对所述协方差矩阵进行分解得到特征向量；
将所述特征向量与所述基础信道系数矩阵相乘，得到基础权值矩阵。
8.根据权利要求1所述的波束赋形的方法，其特征在于，所述根据所述参考信号进行信道估计，得到频域信道估计序列，包括：
确定本地信号序列；
基于所述本地信号序列和所述参考信号确定所述参考信号的信道估计，作为第一信道估计序列；
对所述第一信道估计序列进行去噪，得到频域信道估计序列。
9.根据权利要求8所述的波束赋形的方法，其特征在于，所述对所述第一信道估计序列进行去噪，得到频域信道估计序列，包括：
将所述第一信道估计序列进行IFFT变换，得到第二信道估计序列；
计算所述第二信道估计序列的时延功率谱，得到时延功率谱序列；
根据所述参考信号确定循环前缀的位置索引集合；
根据所述时延功率谱序列及所述位置索引集合对所述第二信道估计序列进行去噪，得到第三信道估计序列；
对所述第三信道估计序列进行FFT变换，得到频域信道估计序列。
10.根据权利要求9所述的波束赋形的方法，其特征在于，所述根据所述时延功率谱序列及所述位置索引集合对所述第二信道估计序列进行去噪，得到第三信道估计序列，包括：
删除所述第二信道估计序列中时域点数索引在所述循环前缀的位置索引集合中对应的部分以及时延功率谱小于第二门限对应的部分，得到第三信道估计序列。
11.一种波束赋形的装置，其特征在于，所述波束赋形的装置包括：
获取模块，用于获取用户终端上报的参考信号；
信道估计模块，用于根据所述参考信号进行信道估计，得到频域信道估计序列；
分组模块，用于基于基站分配给所述用户终端的带宽，以若干资源块为单位对所述带宽进行分组，得到多组子带宽；
信道系数矩阵确定模块，用于对每一组所述子带宽内每一资源块对应的频域信道估计序列进行合并计算，得到每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵；
权值确定模块，用于根据每一组所述子带宽对应的信道系数矩阵确定对应的各个天线的权值；
波束赋形模块，用于根据下行信号所在子带宽确定各个天线的目标权值，根据所述目标权值对各个天线的下行信号进行加权处理，完成对下行链路的波束赋形。
12.一种基站，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至10中任意一项所述的波束赋形的方法。
13.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如权利要求1至10中任意一项所述的波束赋形的方法。
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