CN116232395A - 一种波束赋形方法、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种波束赋形方法、电子设备及存储介质，涉及通信技术领域，基于用于传输信息的信息流的数量，对获取的初始信道矩阵进行奇异值分解，得到奇异值分解结果，奇异值分解结果包括奇异值矩阵和第一奇异向量，基于设定的功率分配系数和奇异值矩阵，确定功率分配系数矩阵，基于功率分配系数矩阵和第一奇异向量，对用于传输信息的信息流的波束进行赋形。通过对信息流中的信息的功率进行重新分配，可以缩小各个信息流的信息对应的第一奇异向量的差距，降低各个信息流之间的流间干扰。

Description

一种波束赋形方法、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种波束赋形方法、电子设备及存储介质。

背景技术

在5G多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)通信场景中，特别是基站信号源发送出多个信息流，进行多信息流传输的应用场景中，为了实现更好的数据传输效果，各信息流发送出的信息均通过波束赋形映射到发送天线阵列，再通过各天线发送信号过信道到达终端接收天线阵列。其中，多信息流传输指多组信息通过多个信息流同时同频发送，每个信息流用于传输一组信息。

现有的波束赋形方法在进行波束赋形时，往往会引入较大的流间干扰，流间干扰导致各信息流的性能差异较大，无法保证各信息流的性能均衡。

发明内容

为了解决上述现有技术中的问题，本申请实施例提供了一种波束赋形方法、电子设备及存储介质，可以降低各个信息流之间的流间干扰。

第一方面，本申请实施例提供了一种波束赋形方法，所述方法包括：

基于用于传输信息的信息流的数量，对获取的初始信道矩阵进行奇异值分解，得到奇异值分解结果；所述奇异值分解结果包括奇异值矩阵和第一奇异向量；

基于设定的功率分配系数和所述奇异值矩阵，确定功率分配系数矩阵；

基于所述功率分配系数矩阵和所述第一奇异向量，对所述用于传输信息的信息流的波束进行赋形。

本申请实施例提供的一种波束赋形方法，通过对获取的初始信道矩阵进行奇异值分解，并利用设定功率系数，对得到的奇异值分解结果中的第一奇异向量进行处理，得到功率分配系数矩阵，再通过功率分配系数矩阵和第一奇异向量，对用于传输信息的信息流的波束进行赋形，以实现对各个信息流的功率进行重新分配，可以缩小各个信息流对应的第一奇异向量的差距，降低各个信息流之间的流间干扰。

在一种可能的实施方式中，所述初始信道矩阵的维数基于用于传输信息的发送天线数量和接收天线数量确定；所述初始信道矩阵用于表征自每个所述发送天线至每个所述接收天线的信道的信息传输系数；所述奇异值矩阵的行数和列数均为所述信息流的数量。

在一种可能的实施方式中，所述奇异值分解结果还包括第二奇异向量；所述对获取的初始信道矩阵进行奇异值分解，得到奇异值分解结果，包括：

采用如下公式将所述初始信道矩阵进行奇异值分解：

H＝UΣV^H

其中，H表示所述初始信道矩阵；U表示所述第二奇异向量；Σ表示所述奇异值矩阵；V表示所述第一奇异向量；V^H表示所述第一奇异向量的共轭转置向量。

在一种可能的实施方式中，所述基于所述功率分配系数矩阵和所述第一奇异向量，对所述用于传输信息的信息流的波束进行赋形，包括：

根据所述功率分配系数矩阵对所述第一奇异向量进行功率分配，确定分配结果矩阵；

基于所述分配结果矩阵，确定波束赋形因子；

基于所述波束赋形因子，对所述用于传输信息的信息流的波束进行赋形。

上述方法中，在接收端对各个信息流的流间干扰抑制能力有差异的时候，可以通过重排序的方式改变各个信息流的信息参与运算的顺序，使得各个信息流对应的流间干扰的大小与接收端对各个信息流的干扰抑制能力相匹配。

在一种可能的实施方式中，所述功率分配系数为功率分配系数矩阵；所述根据所述功率分配系数矩阵对所述第一奇异向量进行功率分配，确定分配结果矩阵，包括：

采用如下公式确定分配结果矩阵：

V_PA＝VΦ

其中，V_PA表示所述分配结果矩阵；Φ表示所述功率分配系数矩阵；V表示所述第一奇异向量。

在一种可能的实施方式中，所述基于所述分配结果矩阵，确定波束赋形因子，包括：

基于重排矩阵对所述分配结果矩阵中的每一列进行重新排序，确定所述分配结果矩阵对应的重排序分配结果矩阵；所述分配结果矩阵中的每一列分别表示对每个所述信息流的波束包含的信息进行功率分配的向量；

对所述重排序分配结果矩阵进行几何均值分解变换，确定所述波束赋形因子。

在一种可能的实施方式中，所述基于重排矩阵对所述分配结果矩阵中的每一列进行重新排序，确定所述分配结果矩阵对应的重排序分配结果矩阵，包括：

采用如下公式确定所述分配结果矩阵对应的重排序分配结果矩阵：

V_PA′＝V_PAψ

其中，V_PA′表示所述重排序分配结果矩阵；ψ表示所述重排矩阵；V_PA表示所述分配结果矩阵。

在一种可能的实施方式中，所述重排矩阵的行数和列数均为所述信息流的数量。

在一种可能的实施方式中，所述基于确定的波束赋形因子，对所述用于传输信息的波束进行赋形，包括：

基于重排矩阵对所述初始信道矩阵进行重排序，确定重排序信道矩阵；

利用所述波束赋形因子对所述重排序信道矩阵中的每一列向量进行波束赋形；其中，所述重排序信道矩阵中的每一列向量表征一个所述信息流的波束。

第二方面，本申请实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

分解单元，用于基于用于传输信息的信息流的数量，对获取的初始信道矩阵进行奇异值分解，得到奇异值分解结果；

分配单元，用于基于设定的功率分配系数和所述奇异值矩阵，确定功率分配系数矩阵；

波束赋形单元，用于基于所述功率分配系数矩阵和所述第一奇异向量，对所述用于传输信息的信息流的波束进行赋形。

在一种可能的实施方式中，所述分解单元，还用于：

采用如下公式将所述初始信道矩阵进行奇异值分解：

H＝UΣV^H

其中，H表示所述初始信道矩阵；U表示所述第二奇异向量；Σ表示所述奇异值矩阵；V表示所述第一奇异向量；V^H表示所述第一奇异向量的共轭转置向量。

在一种可能的实施方式中，所述波束赋形单元，还用于：

根据所述功率分配系数矩阵对所述第一奇异向量进行功率分配，确定分配结果矩阵；

基于所述分配结果矩阵，确定波束赋形因子；

基于所述波束赋形因子，对所述用于传输信息的信息流的波束进行赋形。

在一种可能的实施方式中，所述波束赋形单元，还用于：

采用如下公式确定分配结果矩阵：

V_PA＝VΦ

其中，V_PA表示所述分配结果矩阵；Φ表示所述功率分配系数矩阵；V表示所述第一奇异向量。

在一种可能的实施方式中，所述波束赋形单元，还用于：

基于重排矩阵对所述分配结果矩阵中的每一列进行重新排序，确定所述分配结果矩阵对应的重排序分配结果矩阵；所述分配结果矩阵中的每一列分别表示对每个所述信息流的波束包含的信息进行功率分配的向量；

对所述重排序分配结果矩阵进行几何均值分解变换，确定所述波束赋形因子。

在一种可能的实施方式中，所述波束赋形单元，还用于：

采用如下公式确定所述分配结果矩阵对应的重排序分配结果矩阵：

V_PA′＝V_PAψ

其中，V_PA′表示所述重排序分配结果矩阵；ψ表示所述重排矩阵；V_PA表示所述分配结果矩阵。

在一种可能的实施方式中，所述波束赋形单元，还用于：

基于重排矩阵对所述初始信道矩阵进行重排序，确定重排序信道矩阵；

利用所述波束赋形因子对所述重排序信道矩阵中的每一列向量进行波束赋形；其中，所述重排序信道矩阵中的每一列向量表征一个所述信息流的波束。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：存储器、收发机以及处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述收发机，用于在所述处理器的控制下收发数据；所述处理器，读取所述存储器中的计算机程序，并执行第一方面中一种波束赋形方法中任一项所述的方法。

第四方面，本申请实施例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内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现第一方面中一种波束赋形方法中任一项所述的方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，包括有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第一方面中一种波束赋形方法中任一项所述的方法。

本申请实施例提供的第二方面到第五方面所起到的技术效果与第一方面中提供的一种波束赋形方法的技术效果相同，此处不在进行赘述。

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性的前提下，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一种波束赋形方法的应用场景示意图；

图2为本申请实施例提供的一种下行传输过程中的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种波束赋形方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种波束赋形方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的一种波束赋形幅度增益矩阵的对比示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种波束赋形幅度增益矩阵的对比示意图；

图7为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的文件中涉及的术语“包括”和“具有”以及它们的变形，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。

为了解决通过现有技术中的波束赋形方法，各个信息流中的信息流间干扰较大的问题，本申请实施例提供了一种波束赋形方法，基于用于传输信息的信息流的数量，对获取的初始信道矩阵进行奇异值分解，得到奇异值分解结果；奇异值分解结果包括奇异值矩阵和第一奇异向量，基于设定的功率分配系数和奇异值矩阵，确定功率分配系数矩阵，基于功率分配系数矩阵和第一奇异向量，对用于传输信息的信息流的波束进行赋形。通过对信息流中的信息的功率进行重新分配，可以缩小各个信息流的信息对应的第一奇异向量的差距，降低各个信息流之间的流间干扰。

图1示出了本申请实施例提供了一种波束赋形方法的具体应用场景，如图1所示，该应用场景中包括基站11和终端设备12。基站11和终端设备12可以通过无线的方式连接，并进行数据交互。

其中，终端设备12可以是手机、电脑等。图1中以手机为例，本申请实施例提供的波束赋形方法可以由基站11中的电子设备执行，以由基站11中的电子设备执行为例，在下行信道传输过程中，基站11中的电子设备基于用于传输信息的信息流的数量，对获取的初始信道矩阵进行奇异值分解，得到奇异值分解结果；奇异值分解结果包括奇异值矩阵和第一奇异向量，基于设定的功率分配系数和奇异值矩阵，确定功率分配系数矩阵，基于功率分配系数矩阵和第一奇异向量，对用于传输信息的信息流的波束进行赋形。

为更好地理解本申请实施例提供的技术方案，下面对本申请实施例提供的技术方案适用的应用场景做一些简单介绍，需要说明的是，以下介绍的应用场景仅用于说明本申请实施例而非限定。在具体实施时，可以根据实际需要灵活地应用本申请实施例提供的技术方案。

图2示出了一种波束赋形和通过下行信道发送信息过程的示意图，如图2所示。在进行下行传输的过程中，基站11的信源包括多个信息流，各个信息流中包括需要传输到终端设备12的信息，各个信息流中的信息通过波束赋形映射到发送天线阵列中，各发送天线发送信息流中的信息过信道到达终端设备接收天线阵列中。

图3示出了本申请实施例提供的一种波束赋形方法的流程示意图，该波束赋形方法可以应用于基站11中的电子设备，如图3所示，本申请实施例提供的波束赋形方法包括以下步骤：

步骤S301：基于用于传输信息的信息流的数量，对获取的初始信道矩阵进行奇异值分解，得到奇异值分解结果。

其中，奇异值分解结果包括奇异值矩阵和第一奇异向量。初始信道矩阵的维数基于用于传输信息的发送天线数量和接收天线数量确定。初始信道矩阵用于表征自每个发送天线至每个接收天线的信道的信息传输系数。奇异值矩阵的行数和列数均为信息流的数量。

在一种可能的实施例中，若基站用于发送信息的发送天线数量为N_R，终端设备侧用于接收信息的接收天线数量为N_T，则初始信道矩阵H的维数为N_R×N_T。

可以根据如下公式对初始信道矩阵进行奇异值分解，公式如下：

H＝UΣV^H

其中，H表示初始信道矩阵；U表示第二奇异向量；Σ表示奇异值矩阵；V表示第一奇异向量；V^H表示第一奇异向量的共轭转置向量。

对初始信道矩阵进行奇异值分解，是按照用于传输信息的信息流的数量进行分解的，若信息流的数量为N_L。

则得到的U是维数为N_R×N_L的第二奇异向量，第二奇异向量中可以包括多个向量。

得到的Σ是维数为N_L×N_L的奇异值矩阵。其中，奇异值矩阵为对角阵。

得到的V^H是维数为N_L×N_T的第一奇异向量的共轭转置向量，第一奇异向量的共轭转置向量中可以包括多个向量。

需要说明的是，用于发送信息的发送天线数和用于接收信息的接收天线数中的最小值是大于等于信息流的数量的。

示例性地，若取信息流的数量N_L＝4，则Σ是维数为4×4。

步骤S302：基于设定的功率分配系数和奇异值矩阵，确定功率分配系数矩阵。

在一种可能的实施例中，基于设定的功率分配系数对奇异值矩阵进行计算，确定功率分配系数矩阵。

具体可以通过如下公式对奇异值矩阵进行计算，公式如下：

Φ＝Σ^-P

其中，Φ表示功率分配系数矩阵，P表示功率分配系数。

功率分配系数是根据各个信息流中包括的信息的差异确定的。功率分配系数可以为0.5。

功率分配系数矩阵Φ也是维数为N_L×N_L的矩阵。

需要说明的是，在选取功率分配系数时，不能将功率分配系数选择的过大，否则，可能会导致最终各个信息流中的信息的总增益幅度下降较多。

步骤S303：基于功率分配系数矩阵和第一奇异向量，对用于传输信息的信息流的波束进行赋形。

在一种可能的实施例中，根据功率分配系数矩阵对第一奇异向量进行功率分配，确定分配结果矩阵，基于分配结果矩阵，确定波束赋形因子，基于波束赋形因子，对用于传输信息的信息流的波束进行赋形。

示例性地，先通过如下公式确定分配结果矩阵，公式如下：

V_PA＝VΦ

其中，V_PA表示分配结果矩阵；Φ表示功率分配系数矩阵；V表示第一奇异向量。

通过维数为N_L×N_T的第一奇异向量乘以维数为N_L×N_L的功率分配系数矩阵Φ，得到维数为N_L×N_L的分配结果矩阵。

其中，维数为N_L×N_L的分配结果矩阵中的每个列分别表征对每个信息流的波束包含的信息进行功率分配的向量。

在确定了分配结果矩阵之后，在根据分配结果矩阵确定波束赋形因子，具体的过程为：

先取分配结果矩阵V_PA中的前两列进行2阶的几何均值分解(Geometric MeanDecomposition，GMD)变换，确定第一GMD变换结果。具体的GMD变换过程可以参考任何一种对矩阵进行GMD变换的方式。

然后取2阶的GMD变换之后的结果和分配结果矩阵V_PA中的第三列进行2阶的GMD变换，确定第二GMD变换结果。

在利用第二GMD变换结果和分配结果矩阵V_PA中的第四列进行2阶的GMD变换。根据信息流的数量通过上述方式重复的进行2阶的GMD变换，直至得到最终的波束赋形因子。

以信息流的数量为4为例，得到最终的波束赋形因子，波束赋形因子用W表示，波束赋形因子表示为W＝V_PAG₁＝VΦG₁。

上述过程中，通过对各个信息流之间的信息进行功率分配，进一步缩小了各个信息流中信息对应的第一奇异向量的差距。

在确定波束赋形因子的过程中，需要进行几何均值分解变换，通过缩小各个信息流中信息对应的第一奇异向量的差距，可以降低在进行几何均值分解变换时，各个信息流之间的信息干扰。

确定了波束赋形因子之后，对用于传输信息的信息流的波束进行赋形。

通过上述方法确定波束赋形因子，对用于传输信息的信息流的波束进行赋形可以通过流间功率分配缩小各信息流第一奇异向量值的差距，降低对波束进行波束赋形时个信息流之间的流间干扰。

并且，上述方法中采用流间功率分配方式是按照各个信息流中第一奇异向量值的幂次进行分配，相当于可以根据实际信道传输场景自适应地进行流间功率分配，对信道环境的适应能力较强。

在各个信息流统一统一调制与编码策略(Modulation and Coding Scheme，MCS)的方式进行传输情况下，可以保证信息流中的信息在信道中传输的整体速率。

图4示出了本申请实施例提供的另一种波束赋形方法的流程示意图，如图4所示，本申请实施例提供的另一种详细的波束赋形方法包括以下步骤：

步骤S401：基于用于传输信息的信息流的数量，对获取的初始信道矩阵进行奇异值分解，得到奇异值分解结果。

步骤S402：基于设定的功率分配系数和奇异值矩阵，确定功率分配系数矩阵。

步骤S403：根据功率分配系数矩阵对所述第一奇异向量进行功率分配，确定分配结果矩阵。

步骤S404：基于重排矩阵对分配结果矩阵中的每一列进行重新排序，确定分配结果矩阵对应的重排序分配结果矩阵。

在一种可能的实施例中，可以对分配结果矩阵中的各个列进行重新排序，具体可以通过如下公式确定重排序分配结果矩阵，公式如下：

V_PA′＝V_PAψ

其中，V_PA′表示重排序分配结果矩阵；ψ表示重排矩阵；V_PA表示分配结果矩阵。

ψ表示重排矩阵，重排矩阵的维数也是根据信息流的数量进行确定的，所以，重排矩阵的维数为N_L×N_L。

示例性地，若N_L＝4，则重排矩阵为4×4的矩阵，可以根据不同的重排矩阵选择不同的排序方式，选择排序方式为[3、2、4、1]，则重排矩阵可以为：

通过重排矩阵与分配结果矩阵相乘，确定重排序分配结果矩阵。

针对上述过程，维数为N_L×N_L的分配结果矩阵进行重排序，实质上是改变了各个信息流的波束中的信息在参与功率分配时的顺序，根据实际情况而定，可以通过调整参与计算的顺序，将排序靠前的信息流的流间干扰降低，以此来起到降低各个信息流的流间干扰的目的。

需要说明的是，将分配结果矩阵进行重排序，也需要将初始信道矩阵进行重排序。并且，需要通过相同的重排矩阵对初始信道矩阵进行重排序，才可以达到不改变各个信息流中的信息，而改变各个信息流的流间干扰关系的目的。

步骤S405：对重排序分配结果矩阵进行几何均值分解变换，确定波束赋形因子。

在一种可能的实施例中，确定了重排序分配结果矩阵之后，需要根据重排序分配结果矩阵确定波束赋形因子。

可以通过上述步骤S203中对分配结果矩阵进行处理的方式确定波束赋形因子。具体的过程在此处不做赘述，以信息流的数量为4为例，得到最终的波束赋形因子，通过重排序分配结果矩阵确定的波束赋形因子用W′表示，波束赋形因子表示为W′＝V_PA′G₁′＝VΦψG₁′。

步骤S406：基于重排矩阵对初始信道矩阵进行重排序，确定重排序信道矩阵。

在一种可能的实施例中，基于上述步骤S304中对分配结果矩阵进行重排序的重排矩阵对初始信道矩阵进行重排序，确定重排序信道矩阵。

具体可以通过如下排序方式确定重排序信道矩阵，公式如下：

H＝UΣV^H＝U(ψψ^H)Σ(ψψ^H)V^H

其中，ψψ^H＝ψ^Hψ＝I。

需要说明的是，对分配结果矩阵进行重排序的重排矩阵和对初始信道矩阵进行重排序的重排矩阵是相同的。通过同样的重排矩阵进行重排序，最终计算得到的矩阵中的每一列所代表的向量所表征的各个信息流中的信息是不变的。

通过上述方式对初始信道矩阵进行重排序，排序后得到重排序信道矩阵。

重排序信道矩阵如下：

H′＝U(ψψ^H)Σ(ψψ^H)V^H＝(Uψ)(ψ^HΣψ)(ψ^HV^H)

通过上述方式可以看出，重排序没有改变初始信道矩阵的值，仅改变了初始信道矩阵中各个信息流中信息参与运算的先后顺序。

重排序信道矩阵可以为：

通过初始信道矩阵中各个列最终参与运算的先后顺序，就相当于改变了各个信息流中的信息参与运算的先后顺序，从而可以改变各个信息流中的信息的干扰关系。

并且，在通过下行信道传输信息的过程中，下行接收端检测算法中，往往认为排序靠后的流中的信息信干噪比(Signal-to-Interference-and-Noise Ratio，SINR)低，于是对这些比较弱的信息流中的信息进行了更强的干扰抑制。所以，可以在进行波束赋形时，可以通过各个信息流中信息参与运算的先后顺序的方式，主要是改变原有计算过程中会出现的将原本较大的值和较大的值进行计算，改变了参与计算的顺序之后，就可以将原本较大的值和较小的值进行组合，在整体上降低了信息流之间的流间干扰。

在接收端存在有对排序靠后的信息流的流间干扰抑制较强的检测算法时，还可以有针对性的降低排序靠前的信息流所受到的流间干扰，将排序靠后的信息流的流间干扰可以适当增大。在接收端接收时检测算法也会将排序靠后的信息流所受到的流间干扰抑制掉。使得各个信息流对应的流间干扰的大小与接收端对各个信息流的干扰抑制能力相匹配。

步骤S407：利用波束赋形因子对重排序信道矩阵中的每一列向量进行波束赋形。

其中，重排序信道矩阵中的每一列向量表征一个信息流的波束。

在一种可能的实施例中，在下行信道传输的应用场景中，通过波束赋形对重排序矩阵中的每一个向量进行波束赋形，可以得到最终的下行传输等效矩阵。

具体的波束赋形过程可以通过如下公式表示，公式如下：

H_e＝H′W′

通过上述过程就完成了对各个信息流中的信息的波束赋形过程，可以通过如下方式对本申请实施例提供的波束赋形方法与其他波束赋形方法进行对比。

在5G移动通信系统采用了多天线技术，下行传输时，可以利用多天线进行波束赋形，也就是通过调整每根发送天线的幅度和相位，使得发送信号形成特定的波束指向，在期望方向上增大信号强度，在干扰方向上降低信号强度，从而提升接收端的信噪比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)或者信干噪比，以获得阵列增益。这个阵列增益就是下行传输等效矩阵对应的波束赋形幅度增益矩阵。

可以对上述公式中确定的下行传输等效矩阵进行展开，确定下行传输等效矩阵对应的波束赋形幅度增益矩阵。

将上述公式进行展开计算，计算过程如下所示：

H′W＝((Uψ)(ψ^HΣψ)(ψ^HV^H))(VΦψG₁′)

＝(Uψ)(ψ^HΣψ)ψ^HV^HVΦψG₁＝(Uψ)(ψ^HΣψ)Φ_sortG₁′

＝U_sortΣ_sortΦ_sortG₁′

在对上述结果进行变换可以得到最终的波束赋形幅度增益矩阵，变换过程如下：

其中，R_sort表示下行传输等效矩阵对应的波束赋形幅度增益矩阵。

图5示出了一种波束赋形幅度增益矩阵与本申请实施例提供的波束赋形幅度增益矩阵的对比示意图。

如图5所示，通过EBB(Eigenvalue Based Beamforming，EBB)进行波束赋形的方法确定的波束赋形幅度增益矩阵中对角线上的数字表征的是增益幅度。可以看出，通过EBB进行的波束赋形方法无法保证对各个信息流中的信息的增益幅度相同，也就无法保证各个信息流的整体传输速率相同，在使用统一调制与编码策略的方式进行传输时，通过EBB进行波束赋形的方法是不适用的。然而，通过图5可以显而易见的看出本申请实施例提供的如图4示出的波束赋形方法，对各个信息流的赋形幅度增益大小相等。在采用多流统一调制与编码策略的方式进行传输时，可以使得整体的传输速率一致。

其次，图6示出了另一种波束赋形幅度增益矩阵与本申请实施例提供的波束赋形幅度增益矩阵的对比示意图。

如图6所示，在采用多流统一调制与编码策略的方式时，如果通过GMD进行波束赋形得到的波束赋形幅度增益矩阵，除对角线以外的其余的数字表征的是各个信息流之间的流间干扰。排序靠前的信息流中的信息受到的流间干扰更大，并且整体流间干扰都比较大，会导致各流信号的性能差异较大。而本申请实施例提供的如图4示出的波束赋形方法得到的波束赋形幅度增益矩阵，针对各个信息流的信息的流间干扰明显较小。并且本申请实施例中的流间干扰呈现排序在前的流对应的流间干扰小，排序靠后的流对应的流间干扰大，是通过重排序的方式对各个信息流参与运算的顺序进行了调整，在可能存在接收端的检测算法对排序靠后的流的干扰抑制更强的情况时，通过本申请实施例提供的方式可以使得各个信息流对应的流间干扰的大小与接收端对各个信息流的干扰抑制能力相匹配。

可选地，上述如图4示出的波束赋形方法，可以先执行对初始信道矩阵的重排序过程，后执行对分配结果矩阵的重排序过程。在执行过程中，只需要保证对初始信道矩阵进行重排序的重排矩阵，与对分配结果矩阵中的各个列进行重新排序的重排矩阵相同即可。

基于同一种构思，本申请实施例还提供了一种电子设备，图7示出了一种本申请实施例提供的电子设备，该电子设备如图7所示，包括：

分解单元701，用于基于用于传输信息的信息流的数量，对获取的初始信道矩阵进行奇异值分解，得到奇异值分解结果；

分配单元702，用于基于设定的功率分配系数和奇异值矩阵，确定功率分配系数矩阵；

波束赋形单元703，用于基于功率分配系数矩阵和第一奇异向量，对用于传输信息的信息流的波束进行赋形。

在一种可能的实施方式中，分解单元701，还用于：

采用如下公式将初始信道矩阵进行奇异值分解：

H＝UΣV^H

其中，H表示初始信道矩阵；U表示第二奇异向量；Σ表示奇异值矩阵；V表示第一奇异向量；V^H表示第一奇异向量的共轭转置向量。

在一种可能的实施方式中，波束赋形单元703，还用于：

根据功率分配系数矩阵对第一奇异向量进行功率分配，确定分配结果矩阵；

基于分配结果矩阵，确定波束赋形因子；

基于波束赋形因子，对用于传输信息的信息流的波束进行赋形。

在一种可能的实施方式中，波束赋形单元703，还用于：

采用如下公式确定分配结果矩阵：

V_PA＝VΦ

其中，V_PA表示分配结果矩阵；Φ表示功率分配系数矩阵；V表示第一奇异向量。

在一种可能的实施方式中，波束赋形单元703，还用于：

基于重排矩阵对分配结果矩阵中的每一列进行重新排序，确定分配结果矩阵对应的重排序分配结果矩阵；分配结果矩阵中的每一列分别表示对每个信息流的波束包含的信息进行功率分配的向量；

对重排序分配结果矩阵进行几何均值分解变换，确定波束赋形因子。

在一种可能的实施方式中，波束赋形单元703，还用于：

采用如下公式确定分配结果矩阵对应的重排序分配结果矩阵：

V_PA′＝V_PAψ

其中，V_PA′表示重排序分配结果矩阵；ψ表示重排矩阵；V_PA表示分配结果矩阵。

在一种可能的实施方式中，波束赋形单元703，还用于：

基于重排矩阵对初始信道矩阵进行重排序，确定重排序信道矩阵；

利用波束赋形因子对重排序信道矩阵中的每一列向量进行波束赋形；其中，重排序信道矩阵中的每一列向量表征一个信息流的波束。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了另一种电子设备，该电子设备可实现签署实施例中图8所执行的方法的流程。

图8示出了本申请实施例提供的该电子设备的结构示意图，即示出了电子设备的结构示意图。如图8所示，该电子设备包括处理器801、存储器802和收发机803；

处理器801负责管理总线架构和通常的处理，存储器802可以存储处理器801在执行操作时所使用的数据。收发机803用于在处理器801的控制下接收和发送数据。

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801代表的一个或多个处理器和存储器802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。处理器801负责管理总线架构和通常的处理，存储器802可以存储处理器801在执行操作时所使用的数据。

处理器801负责管理总线架构和通常的处理，存储器802可以存储处理器801在执行操作时所使用的数据。收发机803用于在处理器801的控制下通过天线阵列接收和发送信息。

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801代表的一个或多个处理器和存储器802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。处理器801负责管理总线架构和通常的处理，存储器802可以存储处理器801在执行操作时所使用的数据。

处理器801可以读取所述存储器中的计算机程序，并执行如下步骤：基于用于传输信息的信息流的数量，对获取的初始信道矩阵进行奇异值分解，得到奇异值分解结果；基于设定的功率分配系数和奇异值矩阵，确定功率分配系数矩阵；基于功率分配系数矩阵和第一奇异向量，对用于传输信息的信息流的波束进行赋形。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，该计算机程序被处理器执行时可用于实现本申请任一实施例所记载的波束赋形方法。

本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，本申请实施例提供的波束赋形方法的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的波束赋形方法的步骤，例如，电子设备可以执行如图3所示的步骤S301～S303的波束赋形方法的流程。

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、CD-ROM、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 (13)

1.一种波束赋形方法，其特征在于，所述方法包括：

基于用于传输信息的信息流的数量，对获取的初始信道矩阵进行奇异值分解，得到奇异值分解结果；所述奇异值分解结果包括奇异值矩阵和第一奇异向量；

基于设定的功率分配系数和所述奇异值矩阵，确定功率分配系数矩阵；

基于所述功率分配系数矩阵和所述第一奇异向量，对所述用于传输信息的信息流的波束进行赋形。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始信道矩阵的维数基于用于传输信息的发送天线数量和接收天线数量确定；所述初始信道矩阵用于表征自每个所述发送天线至每个所述接收天线的信道的信息传输系数；所述奇异值矩阵的行数和列数均为所述信息流的数量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述奇异值分解结果还包括第二奇异向量；所述对获取的初始信道矩阵进行奇异值分解，得到奇异值分解结果，包括：

采用如下公式将所述初始信道矩阵进行奇异值分解：

H＝UΣV^H

其中，H表示所述初始信道矩阵；U表示所述第二奇异向量；Σ表示所述奇异值矩阵；V表示所述第一奇异向量；V^H表示所述第一奇异向量的共轭转置向量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述功率分配系数矩阵和所述第一奇异向量，对所述用于传输信息的信息流的波束进行赋形，包括：

根据所述功率分配系数矩阵对所述第一奇异向量进行功率分配，确定分配结果矩阵；

基于所述分配结果矩阵，确定波束赋形因子；

基于所述波束赋形因子，对所述用于传输信息的信息流的波束进行赋形。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述功率分配系数为功率分配系数矩阵；所述根据所述功率分配系数矩阵对所述第一奇异向量进行功率分配，确定分配结果矩阵，包括：

采用如下公式确定分配结果矩阵：

V_PA＝VΦ

其中，V_PA表示所述分配结果矩阵；Φ表示所述功率分配系数矩阵；V表示所述第一奇异向量。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述分配结果矩阵，确定波束赋形因子，包括：

基于重排矩阵对所述分配结果矩阵中的每一列进行重新排序，确定所述分配结果矩阵对应的重排序分配结果矩阵；所述分配结果矩阵中的每一列分别表示对每个所述信息流的波束包含的信息进行功率分配的向量；

对所述重排序分配结果矩阵进行几何均值分解变换，确定所述波束赋形因子。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于重排矩阵对所述分配结果矩阵中的每一列进行重新排序，确定所述分配结果矩阵对应的重排序分配结果矩阵，包括：

采用如下公式确定所述分配结果矩阵对应的重排序分配结果矩阵：

V_PA′＝V_PAψ

其中，V_PA′表示所述重排序分配结果矩阵；ψ表示所述重排矩阵；V_PA表示所述分配结果矩阵。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述重排矩阵的行数和列数均为所述信息流的数量。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于确定的波束赋形因子，对所述用于传输信息的波束进行赋形，包括：

基于重排矩阵对所述初始信道矩阵进行重排序，确定重排序信道矩阵；

利用所述波束赋形因子对所述重排序信道矩阵中的每一列向量进行波束赋形；其中，所述重排序信道矩阵中的每一列向量表征一个所述信息流的波束。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

分解单元，用于基于用于传输信息的信息流的数量，对获取的初始信道矩阵进行奇异值分解，得到奇异值分解结果；

分配单元，用于基于设定的功率分配系数和所述奇异值矩阵，确定功率分配系数矩阵；

波束赋形单元，用于基于所述功率分配系数矩阵和所述第一奇异向量，对所述用于传输信息的信息流的波束进行赋形。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、收发机以及处理器；

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述收发机，用于在所述处理器的控制下收发信息；

所述处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序，并执行权利要求1～9中任一项所述的方法。

12.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，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1～9中任一项所述的方法。

13.一种计算机程序产品，其特征在于，包括有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1～9中任一项所述的方法。

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