CN115622597A - 波束赋形方法、装置、基站及存储介质 - Google Patents

波束赋形方法、装置、基站及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请实施例涉及通信领域，公开了一种波束赋形方法、装置、基站及存储介质。本申请中，波束赋形方法应用于基站，包括：接收用户设备发出的发射信号；根据所述发射信号，确定所述用户设备的波达方向DOA信息；根据所述DOA信息、预设波束限制条件和针对所述阵列天线预先构建的阵列天线辐射模型，确定波束赋形权值，所述阵列天线辐射模型根据所述阵列天线中每一天线单元的宽频方向图数据建模得到，所述阵列天线预先装配在所述基站中；根据所述波束赋形权值对需要发送的信号进行加权处理，实现波束赋形。通过这种方式，能够得到实时精准的波束赋形效果，从而大大提高了波束赋形的性能。

Description

波束赋形方法、装置、基站及存储介质
技术领域
本申请实施例涉及通信领域，特别涉及一种波束赋形方法、装置、基站及存储介质。
背景技术
波束赋形是一种基于阵列天线的信号处理技术，它基于自适应天线原理，利用天线阵列通过先进的信号处理算法分别对各天线单元加权处理，使波束对准目标方向，而在干扰方向形成零点以抑制干扰，从而提高有用信号信噪比，提升系统性能，增加系统的覆盖范围。
波束赋形权值的获取，是实现波束赋形的关键技术之一。权值的准确性很大程度影响着波束赋形的性能。
目前5G基站的波束赋形权值获取是通过接收到的用户设备(User Equipment，UE)信号估计出UE的波达方向(Direction Of Arrial，DOA)信息；根据UE的DOA信息，通过基站的权值计算模块，计算出天线的加权矢量，即波束赋形权值。但是，目前基站的权值计算模块的实现，是基于所有阵列单元表现一致的假设，即用阵列单元的理论方向图数据，通过阵列综合得到赋形权值。虽然这种计算方式能够获得波束赋形权值，但是如此计算得到的波束赋形权值，忽略了阵列天线各单元间的差异性、单元的频响特性、单元间的耦合效应、天线装配形变等因素，因此基于这种方式计算出的波束赋形权值实现的波束赋形实时准确性较低，性能也较差，根本达不到预期。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种波束赋形方法、装置、基站及存储介质，旨在解决现有方式无法得到实时精准的波束赋形效果，以及波束赋形性能差的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请的实施例提供了一种波束赋形方法，应用于基站，所述波束赋形方法包括：接收用户设备发出的发射信号；根据所述发射信号，确定所述用户设备的波达方向DOA信息；根据所述DOA信息、预设波束限制条件和针对所述阵列天线预先构建的阵列天线辐射模型，确定波束赋形权值，所述阵列天线辐射模型根据所述阵列天线中每一天线单元的宽频方向图数据建模得到，所述阵列天线预先装配在所述基站中；根据所述波束赋形权值对需要发送的信号进行加权处理，实现波束赋形。
为实现上述目的，本申请实施例还提供了一种波束赋形装置，包括：信号接收模块，用于接收用户设备发出的发射信号；位置信息测量模块，用于根据所述发射信号，确定所述用户设备的波达方向DOA信息；权值计算模块，用于根据所述DOA信息、预设波束限制条件和针对所述阵列天线预先构建的阵列天线辐射模型，确定波束赋形权值，所述阵列天线辐射模型根据所述阵列天线中每一天线单元的宽频方向图数据建模得到；信号处理模块，用于根据所述波束赋形权值对需要发送的信号进行加权处理，实现波束赋形。
为实现上述目的，本申请实施例还提供了一种基站，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上所述的波束赋形方法。
为实现上述目的，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的波束赋形方法。
本申请提出的波束赋形方法、装置、基站及存储介质，影响波束赋形效果和性能的波束赋形权值是基于用户设备的DOA信息、预设波束限制条件和针对阵列天线预先构建的阵列天线辐射模型确定的，而阵列天线辐射模型是基于阵列天线中每一天线单元的宽频方向图数据建模得到的，由于每一天线单元的宽频方向图数据能够充分体现天线单元的频响特性，并且基于任意两个天线单元的宽频方向图数据，能够确定天线单元间的差异性、耦合效应，同时基于阵列天线中每一天线单元的宽频方向图数据能够确定阵列天线的加工误差、阵列天线装配形变等因素的影响。因此，在此基础上得到的波束赋形权值更加准确，从而基于上述方式得到的波束赋形权值能够得到实时精准的波束赋形效果，从而大大提高了波束赋形的性能。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定。
图1是本申请实施例提供的波束赋形方法的流程示意图；
图2实现图1所示的波束赋形方法前构建阵列天线辐射模型的流程示意图；
图3是图2所示的波束赋形方法中确定天线单元的单元宽频方向图数据的示意图；
图4是本申请实施例提供的波束赋形装置的结构示意图；
图5是在图4所示的波束赋形装置的基础上，增加构建阵列天线辐射模型所需功能模块的波束赋形装置的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的基站的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例中术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请实施例中术语“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本申请的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
参见图1，图1是本申请实施例提供的波束赋形方法的流程示意图，在本实施例中，该方法主要应用于基站。
此外，需要说明的是，由于5G技术的发展，目前的基站中大多装配的是5G大规模的阵列天线，因此本实施例提供的波束赋形方法主要适用于5G基站。
此外，对于目前已经投入使用的非5G基站，只要是部署了分时长期演进(TimeDivision Long Term Evolution，TD-LTE)系统、频分双工长期演进(Frequency DivisionDuplex Long Term Evolution，FDD-LTE)系统、频分双工新空口(Frequency DivisionDuplex New Radio，FNR)系统等任一系统的非5G基站同样可以适用本实施例提供的波束赋形方法。
为了更好的理解本申请实施例提供的波束赋形方法，本实施例以5G基站为例，结合图1对本实施例提供的波束赋形方法进行具体说明。
如图1所示，本实施例提供的波束赋形方法，包括以下步骤：
步骤101，接收用户设备发出的发射信号。
具体的说，本实施例中所说的用户设备(User Equipment，UE)是指预先注册到网络侧的UE，在实际应用中，这些UE可以是如智能手机的电子设备、如路由器、交换机等的交互设备等，此处不再一一列举，本实施对此也不做限制。
此外，在实际应用中，这些UE可以是基于移动网络注册到网络侧，也可以是基于无线网络注册到网络侧。
此外，值得一提的是，关于上述所说的UE发出的发射信号，在实际应用中可以根据UE的具体业务需求携带不同的信息。由于本实施例提供的波束赋形方法需要依赖UE发出的发射信号来确定UE的波达方向(Direction Of Arrial，DOA)信息。
可理解的，本实施例中所说的DOA信息具体包括UE相对于基站的方向信息。在实际应用中，包含了方向信息的DOA信息主要是依靠探测参考信号(Sounding ReferenceSignal，SRS)来确定的。
因此，基于这一原理，接收到的UE发出的发射信号中至少需要携带SRS信号。
步骤102，根据所述发射信号，确定所述用户设备的波达方向DOA信息。
具体的说，通过上述描述可知确定DOA信息需要根据SRS信号，故而步骤102中根据发射信号确定DOA信息，具体为：采用确定DOA所需的相关算法，对发射信号中携带的SRS信号进行处理，进而确定发出携带了上述所说的SRS信号的发射信号的UE相对有基站的方向信息。
需要说明的，本实施例中确定的DOA信息中的方向信息至少包括了UE相对于基站的水平角度位置信息和垂直角度位置信息。
由此，基于UE相对于基站的距离信息(二者之间的直线距离)和方向信息(水平角度位置信息、垂直角度位置信息)，便可以精准的定位出UE相对于基站的具体位置。
步骤103，根据所述DOA信息、预设波束限制条件和针对所述阵列天线预先构建的阵列天线辐射模型，确定波束赋形权值。
具体的说，上述所说的阵列天线具体是预先配置在基站中的，即在基站生产过程中(投入使用前)，装配到基站中的阵列天线。
此外，上述所说的预设波束限制条件可以根据不同的使用场景和业务场景来制定，如根据实际的业务需求设置波束需要满足的水平波宽(Horizontal Bandwidth，HBW)、垂直波宽(Vertical Bandwidth，VBW)、增益、副瓣电平抑制等参数信息。
此外，上述所说的阵列天线辐射模型，在本实施例中具体是根据阵列天线中每一天线单元的宽频方向图数据建模得到的。
基于此，步骤103中所说的确定波束赋形权值，在实际应用中可以通过以下几个子步骤实现：
(1)将所述DOA信息和所述预设波束限制条件中规定的波束参数信息作为目标参数。
(2)对所述阵列天线辐射模型中各天线单元的激励矢量进行迭代调整至所述阵列天线辐射模型的输出结果与所述目标参数匹配。
(3)将停止迭代调整的所述阵列天线辐射模型当前对应的权值矢量确定为所述波束赋形权值。
具体的说，在一个例子中，具体是将能够体现UE相对于基站的实时位置信息(以下用)UE(φ,θ)表示)和预设波束限制条件中规定的波束参数信息，如HBW、VBW、增益和副瓣电平抑制作为目标参数；然后以预先构建得到的阵列天线辐射模型为基础，通过不断的对阵列天线辐射模型中各天线单元的激励矢量，具体为幅度和相位进行迭代调整，直到调整幅度和相位的阵列天线辐射模型的输出结果中计算得出的UE(φ,θ)、HBW、VBW、增益和副瓣电平抑制与上述确定的目标参数中对应的UE(φ,θ)、HBW、VBW、增益和副瓣电平抑制相匹配，则停止对阵列天线辐射模型中各天线单元的幅度和相位的调整；然后，将停止调整的阵列天线辐射模型当前对应的权值矢量确定为最终所需的波束赋形权值即可。
此外，值得一提的是，在实际应用中，可能存在进行迭代调整后的阵列天线辐射模型的输出结果与上述确定的目标参数不匹配的情况，可以预先设置一个合理的差值范围，从而在进行得等调整后的阵列天线辐射模型的输出结果与上述确定的目标参数之间的差值落在预先设置的差值范围内，即可停止对阵列天线辐射模型中每一天线单元的激励矢量的迭代调整。
应当理解的是，上述示例仅是为了更好的理解本实施例的技术方案而列举的示例，不作为对本实施例的唯一限制。
步骤104，根据所述波束赋形权值对需要发送的信号进行加权处理，实现波束赋形。
具体的说，所谓波束赋形技术，其基本原理就是基站中装配的阵列天线的每个天线单元发送同样的数据信号，同时给每个天线单元以不同的权值进行加权(包括幅度的加权和相位的加权)，最终使得信号在目标用户方向达到相干叠加的效果，该效果在波束域就体现在生成的波束对准用户目标角度。
故而，上述所说的根据波束赋形权值对需要发送的信号进行加权处理，实际上就是按照波束赋形技术的原理，根据确定的波束赋形权值对需要发送的信号进行加权处理，进而使得需要发送的信号在目标用户方向达到相干叠加的效果，从而实现波束赋形。
通过上述描述不难发现，本实施例提供的波束赋形方法，影响波束赋形效果和性能的波束赋形权值是基于用户设备的DOA信息、预设波束限制条件和针对阵列天线预先构建的阵列天线辐射模型确定的，而阵列天线辐射模型是基于阵列天线中每一天线单元的宽频方向图数据建模得到的，由于每一天线单元的宽频方向图数据能够充分体现天线单元的频响特性，并且基于任意两个天线单元的宽频方向图数据，能够确定天线单元间的差异性、耦合效应，同时基于阵列天线中每一天线单元的宽频方向图数据能够确定阵列天线的加工误差、阵列天线装配形变等因素的影响。因此，在此基础上得到的波束赋形权值更加准确，从而基于上述方式得到的波束赋形权值能够得到实时精准的波束赋形效果，从而大大提高了波束赋形的性能。
参见图2，图2是本申请实施例提供的波束赋形方法的流程示意图，在本实施例中，该方法主要应用于5G基站。
需要说明的是，在实际应用中，为了确保用于确定波束赋形权所依赖的阵列天线辐射模型的合理性，构建阵列天线辐射模型的操作需要在基站生产过程中，阵列天线装配到基站中后就开始，即构建阵列天线辐射模型的操作是在基站投入实际使用前完成的。
为了更好了理解本实施例所说的根据所述阵列天线中每一天线单元的宽频方向图数据建模得到阵列天线辐射模型的过程，以下结合图2进行具体说明。
如图2所示，本实施例提供的波束赋形方法中构建阵列天线辐射模型的操作，包括以下步骤：
步骤201，提取所述阵列天线中每一天线单元在预先配置的工作频段内的宽频方向图数据，得到单元宽频方向图数据。
需要说明的是，本申请实施例提供的波束赋形主要在于优化波束赋形的准确性，为了能够实现精准的波束赋形效果，本申请实施例涉及的相关技术主要有天线平面近场测试技术和波束赋形技术。
关于波束赋形技术，在图1所示的实施例中已经有介绍，本实施例对此不再赘述。
关于天线平面近场测试技术，具体指的是用一个特性已知的探头，在离待测阵列天线几个波长(3-10λ)的某一平面上进扫描，测量阵列天线在该平面离散点的幅度与相位分布，然后通过严格的数学变换确定被测阵列天线的远场区的辐射特性，进而确定阵列天线的远场方向图。
基于此，步骤201中所说的获得单元宽频方向图数据的过程，具体是：利用平面近场测试系统，依次开启所述阵列天线中每一天线单元对应的通道，提取每一通道对应的所述天线单元的单在预先配置的工作频段内的宽频方向图数据，得到所述单元宽频方向图数据(以下用Fmn(φ,θ)表示，m、n分别是Y、Z轴方向的天线单元个数，φ是球坐标系下的方位角，θ是球坐标系下的俯仰角)。
关于每个天线单元的单元宽频方向图数据中涉及的φ和θ，详见图3，此处不再赘述。
此外，关于上述所说的预先配置的工作频段具体是指基站工作过程中端口发射的信号所处的信号频率范围。以具备有源天线处理单元(Active Antenna Unit，AAU)的5G基站为例，为了能够提取每一通道对应的所述天线单元的单在预先配置的工作频段内的宽频方向图数据，需要预先将AAU基站配置为所有端口发射等幅同相的宽频信号，并规定信号频率范围满足[f0-BW/2,f0+BW/2]。
其中，f0是基站的中心工作频点，BW是基站工作带宽。
此外，值得一提的是，在实际应用中，提取到每个天线单元的Fmn(φ,θ)后，还需要将其存储到对应的存储区域，以便后续使用。
进一步地，在将提取到的Fmn(φ,θ)进行存储时，可以根据预设规则检测一下当前提取的Fmn(φ,θ)是否有效，即将不符合要求的、存在异常、或者重复的Fmn(φ,θ)剔除，从而保证后续基于存储的每一天线单元对应的Fmn(φ,θ)，确定阵列天线的宽频方向图数据时，能够避免无效数据对结果的影响。
步骤202，根据每一所述单元宽频方向图数据，确定所述阵列天线的宽频方向图数据，得到阵列宽频方向图数据。
具体的说，本实施例具体是根据方向图叠加原理，将每一所述单元宽频方向图数据进行叠加，将叠加结果确定为所述阵列天线的宽频方向图数据，进而得到所述阵列宽频方向图数据的。
关于根据方向图叠加原理确定阵列天线的阵列宽频方向图数据的方式，可以根据公式(1)实现：
Figure BDA0003163298520000061
其中，Amn为阵列单元的馈电幅度，
Figure BDA0003163298520000062
为阵列单元的馈电相位。
步骤203，对所述阵列宽频方向图数据进行建模，得到所述阵列天线辐射模型。
具体的说，由于阵列天线对应的阵列宽频方向图数据AF(φ,θ)是一个庞大的数据，如果要在此数据基础上进行建模，对基站的运算能力具有极高的要求。因此，为了尽可能降低对基站运算能力的要求，本实施例根据天线口径和远场波瓣图的傅里叶变换关系，通过对角度域的合理采样可以还原阵列天线辐射方向图特性这一原理，预先设置了预设角度域信息，然后根据预设角度域信息(具体是方位角方向和俯仰角方向)对所述阵列宽频方向图数据进行采样，得到构建所述阵列天线辐射模型所需的样本数据；最后，对所述样本数据进行建模，便可以得到所述阵列天线辐射模型。
为了便于理解，本实施例给出一种角度域信息是以方位角方向、俯仰角方向等间隔采样的方式，在对阵列宽频方向图数据AF(φ,θ)进行方位角方向、俯仰角方向等间隔采样时，方位角方向的采样间隔设置为
Figure BDA0003163298520000063
俯仰角方向的采样间隔设置为
Figure BDA0003163298520000064
其中，Dy、Dz分别为阵列天线对应Y轴、Z轴尺寸，λ是基站中心频点f0的波长。
按照上述采样间隔采样后，阵列天线的阵列宽频方向图数据简化为AFMN(Δφ·M,Δθ·N)。
其中，M∈(-180/Δφ,180/Δφ]，N∈(-90/Δθ,90/Δθ]。
由此可见，经过采样处理后的数据显著减少，而采样得到的样本数据是从庞大的阵列宽频方向图数据中筛选出的能够还原阵列天线辐射方向图特性的数据，因而基于采样得到的样本数据进行建模得到的阵列天线辐射模型，同样能够体现阵列天线的辐射方向图特性，这样不仅降低了对基站运算能力的要求，同时也保证了构建出的阵列天线辐射模型的有效性。
由此，本实施例提供的波束赋形方法，在基站生产过程中，阵列天线被装配到基站中便通过提取阵列天线中每一天线单元的单元宽频方向图数据，进而根据提取的每一单元宽频方向图数据确定阵列天线对应的阵列宽频方向图数据，然后基于阵列宽频方向图数据构建能够体现阵列天线辐射特性的阵列天线辐射模型，从而既可以保证基站投入实际使用后在接收到UE发出的发射信号后，能够以构建得到的阵列天线辐射模型为基础，直接结合发射信号确定的DOA信息、预设的波束限制条件来确定波束赋形权值，从而实现波束赋形，又可以在基站投入实际使用前就获知装配到基站中的阵列天线是否正常，从而保证了最终计算出的波束赋形权值的精准性，进而使得基于波束赋形权值实现的波束赋形效果的准确性和性能，从而能够根据波束对用户设备进行精准跟踪。
此外，应当理解的是，上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
参见图4，图4是本申请实施例提供的波束赋形装置的结构示意图。
如图4所示，波束赋形装置包括：信号接收模块401、位置信息测量模块402、权值计算模块403和信号处理模块404。
其中，信号接收模块401，用于接收用户设备发出的发射信号；位置信息测量模块402，用于根据所述发射信号，确定所述用户设备的波达方向DOA信息；权值计算模块403，用于根据所述DOA信息、预设波束限制条件和针对所述阵列天线预先构建的阵列天线辐射模型，确定波束赋形权值，所述阵列天线辐射模型根据所述阵列天线中每一天线单元的宽频方向图数据建模得到；信号处理模块404，用于根据所述波束赋形权值对需要发送的信号进行加权处理，实现波束赋形。
此外，在另一个例子中，权值计算模块403在根据所述DOA信息、预设波束限制条件和针对所述阵列天线预先构建的阵列天线辐射模型，确定波束赋形权值时，具体是按照如下流程：
将所述DOA信息和所述预设波束限制条件中规定的波束参数信息作为目标参数；
对所述阵列天线辐射模型中各天线单元的激励矢量进行迭代调整至所述阵列天线辐射模型的输出结果与所述目标参数匹配；
将停止迭代调整的所述阵列天线辐射模型当前对应的权值矢量确定为所述波束赋形权值。
此外，在另一个例子中，波束赋形装置还包括图5所示的单元宽频方向图模块405、阵列宽频方向图模块406和建模模块407。
其中，单元宽频方向图模块405、阵列宽频方向图模块406和建模模块407相互配合，实现根据所述阵列天线中每一天线单元的宽频方向图数据建模的操作。
此外，在另一个例子中，单元宽频方向图模块405具体用于提取所述阵列天线中每一天线单元在预先配置的工作频段内的宽频方向图数据，得到单元宽频方向图数据；阵列宽频方向图模块406具体用于根据每一所述单元宽频方向图数据，确定所述阵列天线的宽频方向图数据，得到阵列宽频方向图数据；建模模块407具体用于对所述阵列宽频方向图数据进行建模，得到所述阵列天线辐射模型。
此外，在另一个例子中，单元宽频方向图模块405在实现提取所述阵列天线中每一天线单元在预先配置的工作频段内的宽频方向图数据，得到单元宽频方向图数据时，具体是：利用平面近场测试系统，依次开启所述阵列天线中每一天线单元对应的通道，提取每一通道对应的所述天线单元的单在预先配置的工作频段内的宽频方向图数据，得到所述单元宽频方向图数据。
此外，在另一个例子中，阵列宽频方向图模块406在实现根据每一所述单元宽频方向图数据，确定所述阵列天线的宽频方向图数据，得到阵列宽频方向图数据时，具体是：根据方向图叠加原理，将每一所述单元宽频方向图数据进行叠加，将叠加结果确定为所述阵列天线的宽频方向图数据，得到所述阵列宽频方向图数据。
此外，在另一个例子中，建模模块407在实现对所述阵列宽频方向图数据进行建模，得到所述阵列天线辐射模型时，具体是：根据预设角度域信息，对所述阵列宽频方向图数据进行采样，得到构建所述阵列天线辐射模型所需的样本数据；对所述样本数据进行建模，得到所述阵列天线辐射模型。
不难发现，本实施例为与上述得到实施例相对应的装置实施例，本实施例可与上述方法实施例互相配合实施。上述方法实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在上述方法实施例中。
值得一提的是，本实施例中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。
参见图6，图6是本申请实施例提供的基站的结构示意图。
如图6所示，本实施例提供的基站包括：包括至少一个处理器601；以及，与至少一个处理器601通信连接的存储器602。
其中，存储器602存储有可被至少一个处理器601执行的指令，指令被至少一个处理器601执行，以使至少一个处理器601能够执行上述方法实施例所描述的波束赋形方法。
其中，存储器602和处理器601采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器601和存储器602的各种电路连接在一起。总线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连接在一起，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。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器601处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器601。
处理器601负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器602可以被用于存储处理器601在执行操作时所使用的数据。
本申请实施例还涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例所描述的波束赋形方法。
即，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步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)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(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。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (10)

1.一种波束赋形方法，其特征在于，应用于基站，所述波束赋形方法包括：
接收用户设备发出的发射信号；
根据所述发射信号，确定所述用户设备的波达方向DOA信息；
根据所述DOA信息、预设波束限制条件和针对所述阵列天线预先构建的阵列天线辐射模型，确定波束赋形权值，所述阵列天线辐射模型根据所述阵列天线中每一天线单元的宽频方向图数据建模得到，所述阵列天线预先装配在所述基站中；
根据所述波束赋形权值对需要发送的信号进行加权处理，实现波束赋形。
2.如权利要求1所述的波束赋形方法，其特征在于，所述根据所述DOA信息、预设波束限制条件和针对所述阵列天线预先构建的阵列天线辐射模型，确定波束赋形权值，包括：
将所述DOA信息和所述预设波束限制条件中规定的波束参数信息作为目标参数；
对所述阵列天线辐射模型中各天线单元的激励矢量进行迭代调整至所述阵列天线辐射模型的输出结果与所述目标参数匹配；
将停止迭代调整的所述阵列天线辐射模型当前对应的权值矢量确定为所述波束赋形权值。
3.如权利要求1或2所述的波束赋形方法，其特征在于，在所述接收用户设备发出的发射信号之前，所述方法还包括：
执行所述根据所述阵列天线中每一天线单元的宽频方向图数据建模的步骤。
4.如权利要求3所述的波束赋形方法，其特征在于，所述根据所述阵列天线中每一天线单元的宽频方向图数据建模，包括：
提取所述阵列天线中每一天线单元在预先配置的工作频段内的宽频方向图数据，得到单元宽频方向图数据；
根据每一所述单元宽频方向图数据，确定所述阵列天线的宽频方向图数据，得到阵列宽频方向图数据；
对所述阵列宽频方向图数据进行建模，得到所述阵列天线辐射模型。
5.如权利要求4所述的波束赋形方法，其特征在于，所述提取所述阵列天线中每一天线单元在预先配置的工作频段内的宽频方向图数据，得到单元宽频方向图数据，包括：
利用平面近场测试系统，依次开启所述阵列天线中每一天线单元对应的通道，提取每一通道对应的所述天线单元的单在预先配置的工作频段内的宽频方向图数据，得到所述单元宽频方向图数据。
6.如权利要求4所述的波束赋形方法，其特征在于，所述根据每一所述单元宽频方向图数据，确定所述阵列天线的宽频方向图数据，得到阵列宽频方向图数据，包括：
根据方向图叠加原理，将每一所述单元宽频方向图数据进行叠加，将叠加结果确定为所述阵列天线的宽频方向图数据，得到所述阵列宽频方向图数据。
7.如权利要求4所述的波束赋形方法，其特征在于，所述对所述阵列宽频方向图数据进行建模，得到所述阵列天线辐射模型，包括：
根据预设角度域信息，对所述阵列宽频方向图数据进行采样，得到构建所述阵列天线辐射模型所需的样本数据；
对所述样本数据进行建模，得到所述阵列天线辐射模型。
8.一种波束赋形装置，其特征在于，包括：
信号接收模块，用于接收用户设备发出的发射信号；
位置信息测量模块，用于根据所述发射信号，确定所述用户设备的波达方向DOA信息；
权值计算模块，用于根据所述DOA信息、预设波束限制条件和针对所述阵列天线预先构建的阵列天线辐射模型，确定波束赋形权值，所述阵列天线辐射模型根据所述阵列天线中每一天线单元的宽频方向图数据建模得到；
信号处理模块，用于根据所述波束赋形权值对需要发送的信号进行加权处理，实现波束赋形。
9.一种基站，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至7任一所述的波束赋形方法。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的波束赋形方法。
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JP5146138B2 (ja) * 2008-06-19 2013-02-20 富士通株式会社 無線通信装置および送信ビーム制御方法
CN101686469B (zh) * 2008-09-25 2012-09-05 中兴通讯股份有限公司 一种实现下行数据波束赋形的方法及其系统
CN106355245B (zh) * 2016-09-12 2018-09-21 哈尔滨工业大学 一种基于神经网络算法的阵列天线方向图综合方法
CN107181519B (zh) * 2017-07-10 2020-08-28 北京邮电大学 一种基于移动目标doa的零陷扩展3d-mimo波束赋形方法
WO2019101291A1 (en) * 2017-11-21 2019-05-31 Huawei Technologies Co., Ltd. Estimation device, communication device and methods thereof

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