CN116827402A - 下行信道波束赋形方法及相关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种下行信道波束赋形方法及相关设备，涉及通信技术领域，所述方法包括：在时分双工模式下，基于上行信道矩阵，获取第一下行等效信道矩阵；基于对第一下行等效信道矩阵的奇异值分解，获取下行波束赋形权矩阵；下行波束赋形权矩阵使得下行信道的信道条件数达到最优；根据下行波束赋形权矩阵对下行数据进行波束赋形。本发明在不增加计算复杂度的条件下，提高下行信道中性能最差的子信道的信道质量，从而降低系统整体的数据传输的块误码率，提升系统整体性能。

Description

下行信道波束赋形方法及相关设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种下行信道波束赋形方法及相关设备。
背景技术
在新空口（New Radio，NR）中，基站可根据信道探测参考信号 (Soundingreference signal，SRS)估计出上行信道，在时分双工(Time Division Duplex，TDD)模式下，可认为上下行信道具有互易性，将上行信道等效为下行信道，即在基站侧已知信道信息的情况下，对下行信道上的数据进行波束赋形，以提升系统的传输性能。
对下行信道进行波束赋形的原理为：基站根据终端发送的上行SRS信号进行上行各子信道测量，从而获得下行各子信道的赋形权，各子信道相互正交，在下行调制符号层映射后，对下行各层的调制符号乘上赋形权。
针对NR中的多层空分复用场景，不同子信道上传输不同的数据，并经过不同的路径到达接收端，因此，下行各子信道的接收端会有不同的信号噪声干扰比(Signal toInterference plus Noise Ratio，SINR)，特别是当信道矩阵的条件数较大时，各子信道间的信道质量差距较大。信道质量最差的子信道决定系统的块误码率(Block Error Ratio，BLER)，导致系统的块误码率较高，严重影响了系统性能。
因此，需要提供一种下行信道波束赋形方法，以提升性能最差子信道的信道质量，降低系统的块误码率，提升系统性能。
发明内容
本发明提供一种下行信道波束赋形方法及相关设备，用以解决现有技术中系统块误码率高的缺陷，实现减小各子信道间的信道质量差距，对下行子信道重新进行功率分配，以提高最差子信道的信道质量，降低系统的块误码率，提升系统性能。
本发明提供一种下行信道波束赋形方法，包括：
在时分双工模式下，基于上行信道矩阵，获取第一下行等效信道矩阵；
基于对所述第一下行等效信道矩阵的奇异值分解，获取下行波束赋形权矩阵；所述下行波束赋形权矩阵使得下行信道的信道条件数达到最优；
根据所述下行波束赋形权矩阵对下行发送数据进行波束赋形。
在一些实施例中，所述基于对所述第一下行等效信道矩阵的奇异值分解，获取下行波束赋形权矩阵，包括：
对所述第一下行等效信道矩阵进行奇异值分解，得到右奇异矩阵和奇异值矩阵；
将所述右奇异矩阵作为第一波束赋形权矩阵；
根据所述奇异值矩阵，获取第二波束赋形权矩阵；
将所述第一波束赋形权矩阵与所述第二波束赋形权矩阵的乘积，作为所述下行波束赋形权矩阵。
在一些实施例中，所述根据所述奇异值矩阵，获取第二波束赋形权矩阵，包括：
将所述奇异值矩阵中的主对角线元素的算术平方根的倒数作为所述第二波束赋形权矩阵中的主对角线元素，并将所述第二波束赋形权矩阵中的非主对角线元素均设置为0。
在一些实施例中，所述基于上行信道矩阵，获取第一下行等效信道矩阵，包括：
确定所述上行信道矩阵；
对所述上行信道矩阵进行拆分和平均，获取所述第一上行等效信道矩阵。
在一些实施例中，所述对所述上行信道矩阵进行拆分和平均，获取所述第一下行等效信道矩阵，包括：
将上行信道矩阵拆分为个第一上行信道矩阵；所述/>为一个时隙内SRS信号连续的正交频分复用符号数；
对所述个第一上行信道矩阵在时域求平均，获取第二上行信道矩阵；
以个资源块为粒度，对第二上行信道矩阵在频域求平均，获取/>个第三上行信道矩阵，并将第三上行信道矩阵作为所述第一下行等效信道矩阵；所述/>为SRS信号的侦听带宽内的频域资源块数，所述/>为所述/>的因数。
在一些实施例中，在所述获取个第三上行信道矩阵之后，还包括：
建立所述第三上行信道矩阵的矩阵索引与所述第三上行信道矩阵包含的上行SRS频域资源块的索引之间的对应关系；
所述根据所述下行波束赋形权矩阵对下行发送数据进行波束赋形，包括：
在当前下行发送数据的频域资源块被包含在所述SRS信号的侦听带宽范围内的情况下，根据所述对应关系确定所述当前下行发送数据的频域资源块的索引对应的第三上行信道矩阵的矩阵索引；
根据所述当前下行发送数据的频域资源块的索引对应的第三上行信道矩阵的矩阵索引，确定所述当前下行发送数据的频域资源块的索引对应的下行波束赋形权矩阵；
根据所述当前下行发送数据的频域资源块的索引对应的下行波束赋形权矩阵对所述当前下行发送数据进行波束赋形。
在一些实施例中，所述下行信道的信道条件数等于第一下行等效信道矩阵的信道条件数的算术平方根。
本发明还提供一种下行信道波束赋形装置，包括：
获取模块，用于在时分双工模式下，基于上行信道矩阵，获取第一下行等效信道矩阵；
分解模块，用于基于对所述第一下行等效信道矩阵的奇异值分解，获取下行波束赋形权矩阵；所述下行波束赋形权矩阵使得下行信道的信道条件数最优；
波束赋形模块，用于根据所述下行波束赋形权矩阵对下行数据进行波束赋形。
本发明还提供一种电子设备，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上述任一种所述下行信道波束赋形方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述下行信道波束赋形方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述下行信道波束赋形方法。
本发明提供的下行信道波束赋形方法及相关设备，在TDD模式下，利用上下行信道的互易性，认为上行信道等效于下行信道，对等效下行信道矩阵进行分解，得到使下行信道条件数达到最优的下行波束赋形权矩阵，利用下行波束赋形权矩阵进行波束赋形，在不增加计算复杂度的条件下，实现提高下行信道中最差的子信道的信道质量的目的，从而降低系统整体的数据传输的块误码率，提升系统整体性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本发明一示例性实施例提供的下行信道波束赋形方法的流程示意图之一；
图2是本发明一示例性实施例提供的下行信道波束赋形方法的流程示意图之二；
图3是本发明提供的下行信道波束赋形装置的结构示意图；
图4是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本发明。
进一步需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
本发明中“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或多于两个。本发明的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序。
在本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
图1是本发明例一示例性实施例提供的下行信道波束赋形方法的流程示意图之一，如图1所示，本发明实施例提供一种下行信道波束赋形方法，其执行主体可以为基站，该方法包括：
步骤110，在时分双工模式下，基于上行信道矩阵，获取第一下行等效信道矩阵。
具体地，在TDD模式下，由于TDD系统中上下行链路在相同的频率上进行传输，当上下行的发送时间间隔足够短时，可认为上行信道与下行信道的特征基本相同，即认为在TDD系统中上下行信道具有互易性。
由于上下行信道的互易性，基站可以先对上行信道进行测量，获取上行信道矩阵；再基于上行信道矩阵得到第一下行等效信道矩阵。第一下行等效信道矩阵可以是一个或多个。
在一些实施例中，基站可以对上行信道矩阵进行拆分和平均计算，以此获取第一下行等效信道矩阵。拆分方式可以是均匀拆分或不均分拆分。
步骤120，基于对第一下行等效信道矩阵的奇异值分解，获取下行波束赋形权矩阵；下行波束赋形权矩阵使得下行信道的信道条件数达到最优。
具体地，信道条件数是对信道的传输特性进行度量的值。信道条件数越大，各子信道间的信道质量差距越大；信道条件数越小，各子信道间的信道质量差距越小。
基站以信道条件数尽可能小为目的，对第一下行等效信道矩阵进行奇异值分解（Singular Value Decomposition，SVD），基于分解得到的矩阵，获取下行波束赋形权矩阵。
下行波束赋形权矩阵可以使得下行信道的信道条件数达到最优，信道条件数最优是指信道条件数已达到了所能达到的最小值。
步骤130，根据下行波束赋形权矩阵对下行数据进行波束赋形。
具体地，下行空分复用的层数等于上行SRS信号的天线端口数，下行空分复用的层数也即物理下行共享信道（Physical Downlink Shared Channel，PDSCH）的层数。
对于调制后的复数符号，经过层映射后，各层上的调制符号表示为：
其中，表示各层上的调制符号，/>的取值范围为/>，表示每层上的符号数，/>表示PDSCH的层数。
在层映射后，将各层上的调制符号一一映射至各天线端口。映射关系如下所示：
其中，表示天线端口/>上的调制符号，/>表示第层上的调制符号，/>表示PDSCH的层数，/>的取值范围为/>，表示每层上的符号数。
在将各层上的调制符号一一映射至各天线端口之后，基站利用相应的下行波束赋形权矩阵对各天线端口的调制符号进行波束赋形，得到实际发送的下行数据。实际发送的下行数据的表达式如下所示：
其中，表示天线端口/>上实际发送的下行数据，/>表示下行波束赋形权矩阵，/>表示天线端口/>上的调制符号，/>表示PDSCH的层数，/>的取值范围为/>，/>表示每层上的符号数。
本实施例提供的下行信道波束赋形方法，在TDD模式下，利用上下行信道的互易性，认为上行信道等效于下行信道，对下行等效信道矩阵进行分解，得到使信道条件数达到最优的下行波束赋形权矩阵，利用下行波束赋形权矩阵进行波束赋形，在不增加计算复杂度的条件下，实现提高下行信道中最差的子信道的信道质量，从而降低系统整体的数据传输的块误码率，提升系统整体性能。
请参考图2，图2是本发明一示例性实施例提供的下行信道波束赋形方法的流程示意图之二。本实施例是对前述实施例的进一步说明，主要说明了：基于对第一下行等效信道矩阵的奇异值分解，获取下行波束赋形权矩阵的具体过程。如图2所示，本实施例提供的下行信道波束赋形方法包括：
步骤210，对第一下行等效信道矩阵进行奇异值分解，得到右奇异矩阵和奇异值矩阵。
具体地，将第一下行等效信道矩阵记为H。基站对每一个第一下行等效信道矩阵H进行SVD分解，得到左奇异矩阵、奇异值矩阵/>和右奇异矩阵/>。左奇异矩阵/>和右奇异矩阵/>均为列正交的正交矩阵。
第一下行等效信道矩阵H进行SVD分解的表达式如下所示：
式中，表示第一下行等效信道矩阵，/>表示第一下行等效信道矩阵H的左奇异矩阵，/>表示第一下行等效信道矩阵H的奇异值矩阵，/>表示第一下行等效信道矩阵H的右奇异矩阵，上标/>表示对矩阵进行共轭转置运算。
步骤220，将右奇异矩阵作为第一波束赋形权矩阵。
具体地，基站将右奇异矩阵作为第一波束赋形权矩阵/>，即下行发送数据/>乘上右奇异矩阵/>，作为各端口上的发送数据。在不考虑信道中存在噪声的情况下，即为：
式中，表示当波束赋形权为第一波束赋形权矩阵/>时，接收端收到的数据，表示第一下行等效信道矩阵，/>表示第一下行等效信道矩阵H的右奇异矩阵，X表示下行发送数据，/>表示第一下行等效信道矩阵H的左奇异矩阵，/>表示第一下行等效信道矩阵H的奇异值矩阵，上标/>表示对矩阵进行共轭转置运算。
由此可见，此时下行等效信道为，记为第三下行等效信道矩阵/>。
对矩阵做SVD分解，可以得到第一下行等效信道矩阵H的信道条件数。
矩阵进行SVD分解的表达式如下所示：
式中，表示第一下行等效信道矩阵，上标/>表示对矩阵进行共轭转置运算，/>表示第一下行等效信道矩阵H的左奇异矩阵，/>表示第一下行等效信道矩阵H的奇异值矩阵，/>表示对角矩阵。
对角矩阵中的对角线元素为第一下行等效信道矩阵/>的特征值，对角线元素均为非负实数，并按降序排列。对角矩阵/>的表达式如下所示：
式中，表示对角矩阵，对角线元素均为非负实数，且按降序排列。/>表示对角矩阵/>中对角线元素中的最小值，下标/>表示上行子信道数量。
基站根据第一下行等效信道矩阵H的特征值中的最大值和最小值可以确定第一下行等效信道矩阵H的信道条件数C，也即根据对角矩阵中的对角线元素中的最大值和对角线元素中的最小值，确定第一下行等效信道矩阵H的信道条件数C。
信道条件数C的表达式如下所示：
式中，表示下行等效信道矩阵H对应的信道条件数，/>表示对角矩阵/>中对角线元素中的最大值，/>表示对角矩阵/>中对角线元素中的最小值；/>表示上行子信道数量。
由信道条件数C的表达式可知，在多层空分复用的最佳场景满足时，此时可以获得最优性能。但是随着对角矩阵/>中对角线元素之间的差异越来越大，空分复用场景下系统的性能也越差。
由于此时下行等效信道为，对矩阵/>进行SVD分解，可以得到第三下行等效信道矩阵/>的信道条件数。对矩阵/>进行SVD分解的表达式如下所示：
式中，表示第三下行等效信道矩阵，/>表示第一下行等效信道矩阵H的左奇异矩阵，/>表示第一下行等效信道矩阵H的奇异值矩阵，上标/>表示对矩阵进行共轭转置运算，/>表示对角矩阵。
由此可见，矩阵分解之后的对角矩阵仍为对角矩阵/>，表明即使利用第一波束赋形权矩阵/>对下行数据进行波束赋形，第三下行等效信道矩阵/>对应的信道条件数也未发生改变，即没有优化各子信道上的衰减情况。
因此需要计算第二波束赋形权矩阵，以达到减小信道条件数的目的，即在下行发送端口重新分配功率，减小各子信道间的差异，提高最差子信道的信道质量，提升系统的整体性能。
步骤230，根据奇异值矩阵，获取第二波束赋形权矩阵。
具体地，由于第三下行等效信道矩阵，其中左奇异矩阵/>为酉矩阵，即左奇异矩阵/>无缩放性质，仅有旋转性质。因此，为了使信道条件数达到最优，需要对奇异值矩阵/>进行分解，得到第二波束赋形权矩阵/>。
步骤240将第一波束赋形权矩阵与第二波束赋形权矩阵的乘积，作为下行波束赋形权矩阵。
具体地，将第一波束赋形权矩阵与第二波束赋形权矩阵/>进行相乘，将乘积结果作为下行波束赋形权矩阵W。
本实施例提供的下行信道波束赋形方法，通过将右奇异矩阵作为第一波束赋形权矩阵/>，通过奇异值矩阵/>，获取第二波束赋形权矩阵/>，进一步优化了等效下行信道矩阵的信道条件数。
可选地，本实施例提供一种下行信道波束赋形方法，本实施例是在前述实施例的基础上，对前述实施例的进一步说明，主要说明了：根据奇异值矩阵，获取第二波束赋形权矩阵的具体过程。本实施例提供的下行信道波束赋形方法包括：
将奇异值矩阵中的主对角线元素的算术平方根的倒数作为第二波束赋形权矩阵中的主对角线元素，并将第二波束赋形权矩阵中的非对角线元素均设置为0。
具体地，由第一下行等效信道矩阵H，可得方阵和方阵/>。对方阵进行SVD进行分解，可得：
式中，H表示第一下行等效信道矩阵，表示第一下行等效信道矩阵H的右奇异矩阵，/>表示第一下行等效信道矩阵H的奇异值矩阵，上标/>表示对矩阵进行共轭转置运算，表示对角矩阵，上标T表示对矩阵进行转置。
对方阵进行SVD进行分解，可得：
式中，H表示第一下行等效信道矩阵，表示第一下行等效信道矩阵H的左奇异矩阵，/>表示第一下行等效信道矩阵H的奇异值矩阵，上标/>表示对矩阵进行共轭转置运算，表示对角矩阵，上标T表示对矩阵进行转置。
由于，
式中，H表示第一下行等效信道矩阵，表示第一下行等效信道矩阵H的左奇异矩阵，/>表示第一下行等效信道矩阵H的奇异值矩阵，/>表示第一下行等效信道矩阵H的右奇异矩阵，上标/>表示对矩阵进行共轭转置运算，上标T表示对矩阵进行转置。
第一下行等效信道矩阵H的左奇异矩阵U和右奇异矩阵V分别表示两组正交基，奇异值矩阵表示右奇异矩阵/>中的向量与左奇异矩阵/>中的向量之间的关系。
奇异值矩阵的表达式如下所示：
式中，表示第一下行等效信道矩阵H的奇异值矩阵，对角线上的元素均为非负实数，并按照从大到小排序，为每一子信道对应的奇异值，/>表示奇异值矩阵/>中的最小奇异值，/>表示PDSCH的层数。
分解奇异值矩阵，获取第二波束赋形权矩阵/>，从而使第二下行等效信道矩阵/>的信道条件数达到最优。
第二波束赋形权矩阵的表达式如下所示：
其中，表示第二波束赋形权矩阵，/>表示奇异值矩阵/>中的最小奇异值，表示PDSCH的层数。
此时，下行波束赋形权矩阵为/>，第二下行等效信道矩阵/>为。
对矩阵进行SVD分解，可以得到第二下行等效信道矩阵/>的信道条件数。
矩阵进行SVD分解的表达式如下所示：
式中，表示第二下行等效信道矩阵，/>表示第一下行等效信道矩阵H的左奇异矩阵，/>表示第一下行等效信道矩阵H的奇异值矩阵，上标/>表示对矩阵进行共轭转置运算，上标T表示对矩阵进行转置。
由此可见，矩阵分解之后的对角矩阵为奇异值矩阵/>，矩阵/>分解之后的对角矩阵为对角矩阵/>，而且/>。因此，下行信道的信道条件数等于第一下行等效信道矩阵的信道条件数的算术平方根，即第二下行等效信道矩阵的信道条件数/>等于第一下行等效信道矩阵H的信道条件数C的算术平方根。
第二下行等效信道矩阵对应的信道条件数的表达式如下所示：
式中，表示第二下行等效信道矩阵/>的信道条件数，/>表示奇异值矩阵/>中的奇异值中的最大值，/>表示奇异值矩阵/>中的奇异值中的最小值，/>表示PDSCH的层数，/>表示对角矩阵/>中对角线元素中的最大值，/>表示对角矩阵/>中对角线元素中的最小值，下标/>表示上行子信道端口数量。
本实施例提供的下行信道波束赋形方法，通过将奇异值矩阵中的对角线元素的算术平方根的倒数作为第二波束赋形权矩阵中的对角线元素，进一步有利于实现使下行等效信道矩阵的信道条件数最优。
可选地，本实施例提供一种下行信道波束赋形方法，本实施例是对前述实施例的进一步说明，主要说明了：基于上行信道矩阵，获取第一下行等效信道矩阵的具体过程。本实施例提供的下行信道波束赋形方法包括：
确定上行信道矩阵；
对上行信道矩阵进行拆分和平均，获取第一下行等效信道矩阵。
具体地，基站根据接收到的SRS信号对上行信道进行测量，确定上行信道矩阵。
先对上行信道矩阵进行拆分，得到第一上行信道矩阵/>，再对第一上行信道矩阵/>在时域求平均，得到第二上行信道矩阵/>，最后对第二上行信道矩阵在频域求平均，得到第三上行信道矩阵/>。将第三上行信道矩阵/>作为第一下行等效信道矩阵H，即获取第一下行等效信道矩阵H。
本实施例提供的下行信道波束赋形方法，通过对上行信道矩阵进行拆分和平均，将拆分和平均后的矩阵作为第一下行等效信道矩阵，有利于减小计算量。
可选地，本实施例提供一种下行信道波束赋形方法，本实施例是在前述实施例的基础上，对前述实施例的进一步说明，主要说明了：对上行信道矩阵进行拆分和平均，获取第一下行等效信道矩阵的具体过程。本实施例提供的下行信道波束赋形方法包括：
将上行信道矩阵拆分为个第一上行信道矩阵；/>为一个时隙内SRS信号连续的正交频分复用符号数；
对个第一上行信道矩阵在时域求平均，获取第二上行信道矩阵；
以个资源块为粒度，对第二上行信道矩阵在频域求平均，获取/>个第三上行信道矩阵，并将第三上行信道矩阵作为所述第一下行等效信道矩阵；/>为SRS信号的侦听带宽内包含的资源块数，/>为/>的因数。
具体地，上行信道矩阵的维度为，其中，/>表示SRS信号的侦听带宽内包含的资源块（Resource Block，RB）数，即可用于下行波束赋形的带宽范围，侦听带宽内各RB的索引记为/>，/>；/>表示每个RB内的子载波数量，为12；/>表示一个时隙内SRS信号的连续的正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）符号数；/>表示上行子信道数量；/>表示基站接收天线数。
SRS端口和基站接收天线/>之间的子信道的上行信道矩阵表示如下：
式中，表示SRS端口/>和基站接收天线/>之间的子信道的上行信道矩阵，表示SRS端口/>和基站接收天线/>之间，子载波/>符号/>上的信道矩阵，/>表示SRS信号的侦听带宽内包含的资源块数，/>表示每个RB内的子载波数量。
基站先对进行拆分，拆分为/>个第一上行信道矩阵/>，第一上行信道矩阵/>的维度为/>；再对拆分后的/>个第一上行信道矩阵/>在时域求平均，得到1个维度为的第二上行信道矩阵/>；最后以/>个资源块为粒度，对/>在频域平均，得到/>个维度为/>的第三上行信道矩阵/>，在一些实施例中，/>的取值范围为/>的因数。
基站将第三上行信道矩阵作为第一下行等效信道矩阵H。第三上行信道矩阵有/>个，则第一下行等效信道矩阵H有/>个。一个第一下行等效信道矩阵H对应一个下行波束赋形权矩阵W，则有/>个下行波束赋形权矩阵W。
本实施例提供的下行信道波束赋形方法，通过将上行信道矩阵拆分为个第一上行信道矩阵，然后对/>个第一上行信道矩阵在时域求平均，得到第二上行信道矩阵，最后以/>个资源块为粒度，对第二上行信道矩阵在频域求平均，获取/>个第三上行信道矩阵，进一步实现第一下行等效信道矩阵的获取。
在一些实施例中，在获取个第三上行信道矩阵之后，还包括：
建立第三上行信道矩阵的索引与第三上行信道矩阵对应的上行SRS频域资源块的索引之间的对应关系。
具体地，在得到个第三上行信道矩阵/>之后，对/>个第三上行信道矩阵/>配置索引/>，/>。每一个第三上行信道矩阵/>对应/>个上行SRS频域RB，建立第三上行信道矩阵/>的索引与第三上行信道矩阵/>对应的上行SRS频域RB的索引之间的对应关系。
表1是第三上行信道矩阵的索引与第三上行信道矩阵对应的上行SRS频域RB的索引的对应关系表，对应关系如表1所示，第一个第三上行信道矩阵的索引为0，第一个第三上行信道矩阵/>对应的/>个上行SRS频域RB的索引为/>；第二个第三上行信道矩阵/>的索引为1，第二个第三上行信道矩阵/>对应的/>个上行SRS频域RB的索引为/>；以此类推，直至/>个第三上行信道矩阵/>的索引为/>，第/>个第三上行信道矩阵/>对应的/>个上行SRS频域RB的索引为/>。
表1 第三上行信道矩阵的索引与第三上行信道矩阵对应的上行SRS频域RB的索引的对应关系表
可选地，本实施例提供一种下行信道波束赋形方法，本实施例是在前述实施例的基础上，对前述实施例的进一步说明，主要说明了：根据下行波束赋形权矩阵对下行发送数据进行波束赋形的具体过程。本实施例提供的下行信道波束赋形方法包括：
在当前下行发送数据的频域资源块被包含在SRS信号的侦听带宽范围内的情况下，根据第三上行信道矩阵的索引与第三上行信道矩阵对应的上行SRS频域RB的索引的对应关系，确定当前下行发送数据的频域资源块的索引对应的第三上行信道矩阵的索引；
根据当前下行发送数据的频域资源块的索引对应的第三上行信道矩阵的索引，确定当前下行发送数据的频域资源块的索引对应的下行波束赋形权矩阵；
根据当前下行发送数据的频域资源块的索引对应的下行波束赋形权矩阵对当前下行发送数据进行波束赋形。
具体地，第一下行波束赋形权矩阵H对应的上行SRS频域RB在SRS信号的侦听带宽范围内，且第一下行等效信道矩阵H是由平均得到的。
因此，下行波束赋形权矩阵W对应的当前下行发送数据的频域RB数量存在大于或等于1的情况，也存在当前下行发送数据的频域RB不在SRS信号的侦听带宽范围内，即当前下行发送数据的频域RB没有对应的下行波束赋形权矩阵W的情况。因此，在进行下行波束赋形时，需要对下行频域资源匹配相应的下行波束赋形权矩阵W。
记PDSCH的频域资源为，其中各RB的索引记为/>，对下行发送数据进行波束赋形时，先判断当前下行发送数据的频域RB是否有对应的下行波束赋形权矩阵W，即当前下行发送数据的频域RB是否被包含在SRS的侦听带宽范围内。
在当前下行发送数据的频域RB被包含在SRS信号的侦听带宽范围内的情况下，根据第三上行信道矩阵的索引与第三上行信道矩阵对应的上行SRS频域RB的索引的对应关系，可得到当前下行发送数据的频域RB的索引对应的第三上行信道矩阵/>的索引；最后根据第三上行信道矩阵/>的索引，确定对应的下行波束赋形权矩阵W，并利用该下行波束赋形权矩阵W对当前下行发送数据进行波束赋形。
本实施例提供的下行信道波束赋形方法，通过在当前下行发送数据的频域资源块被包含在SRS信号的侦听带宽范围内的情况下，选取对应的下行波束赋形权矩阵W对当前下行发送数据进行波束赋形，进一步有利于提高最差的子信道的信道质量。
为了便于理解，下面对本发明提供的下行信道波束赋形方法进行具体的举例说明：
SRS信号的侦听带宽内的资源块数为52RB，一个时隙内SRS信号连续的OFDM符号数/>为2，上行SRS信号的端口数量/>为4端口，基站接收天线数/>为4，因此，基站根据收到的SRS时域数据对上行信道进行测量，得到的上行信道矩阵/>的维度为(624*2*4*4)。
将维度为(624*2*4*4)的上行信道矩阵，拆分为2个维度为(624*4*4)的第一上行信道矩阵/>。对拆分得到的2个第一上行信道矩阵/>在时域求平均，得到1个维度为(624*4*4)的第二上行信道矩阵/>。
由于为52RB，因此，/>的取值范围为{1,2,4,13,26,52}。假设m为4，则得到13个维度为(4*4)的第三上行信道矩阵/>。
将这13个第三上行信道矩阵的索引与第三上行信道矩阵/>对应的上行SRS频域RB的索引建立对应关系，对应关系如表2所示。
表2 第三上行信道矩阵的索引与第三上行信道矩阵对应的上行SRS频域RB的索引的对应关系表
13个第三上行信道矩阵即有13个第一下行等效信道矩阵H，获取13个下行波束赋形权矩阵/>。
获取每个下行波束赋形权矩阵的过程如下：
对每一个第一下行等效信道矩阵H进行SVD分解，获取左奇异矩阵、奇异值矩阵和右奇异矩阵/>。上行SRS信号的端口数量/>，则奇异值矩阵/>为：
。
将右奇异矩阵作为第一波束赋形权矩阵/>，将奇异值矩阵/>中的对角线元素的算术平方根的倒数作为第二波束赋形权矩阵/>中的对角线元素，并将第二波束赋形权矩阵/>中的非对角线元素均设置为0，则下行波束赋形权矩阵/>为：
。
将第一波束赋形权矩阵和第二波束赋形权矩阵/>的乘积，即/>作为下行波束赋形权矩阵/>。
下行PDSCH的层数为4层，对于调制后的复数符号，经过层映射后，各层上的调制符号表示为：
其中，表示每层上的符号数。
在层映射后，将各层上的调制符号一一映射至各天线端口。映射关系如下所示：
在将各层上的调制符号一一映射至各天线端口之后，基站利用相应的下行波束赋形权矩阵对各天线端口的调制符号进行波束赋形，得到实际发送的下行数据。实际发送的下行数据的表达式如下所示：
下面对本发明提供的下行信道波束赋形装置进行描述，下文描述的下行信道波束赋形装置与上文描述的下行信道波束赋形方法可相互对应参照。
图3是本发明提供的下行信道波束赋形装置的结构示意图，如图3所示，本发明提供一种下行信道波束赋形装置，包括：获取模块310、分解模块320和波束赋形模块330。其中，
获取模块310，用于在时分双工模式下，基于上行信道矩阵，获取第一下行等效信道矩阵；
分解模块320，用于基于对所述第一下行等效信道矩阵的奇异值分解，获取下行波束赋形权矩阵；所述下行波束赋形权矩阵使得下行信道的信道条件数达到最优；
波束赋形模块330，用于根据所述下行波束赋形权矩阵对下行发送数据进行波束赋形。
在一些实施例中，所述分解模块320包括：分解子模块、第一获取子模块、第二获取子模块和第三获取子模块；其中，
分解子模块，用于对所述第一下行等效信道矩阵进行奇异值分解，得到右奇异矩阵和奇异值矩阵；
第一获取子模块，用于将所述右奇异矩阵作为第一波束赋形权矩阵；
第二获取子模块，用于根据所述奇异值矩阵，获取第二波束赋形权矩阵；
第三获取子模块，用于将所述第一波束赋形权矩阵与所述第二波束赋形权矩阵的乘积，作为所述下行波束赋形权矩阵。
在一些实施例中，所述第二获取子模块具体用于：将所述奇异值矩阵中的主对角线元素的算术平方根的倒数作为所述第二波束赋形权矩阵中的主对角线元素，并将所述第二波束赋形权矩阵中的非主对角线元素均设置为0。
在一些实施例中，获取模块310包括：确定子模块和第四获取子模块；其中，
确定子模块，用于确定所述上行信道矩阵；
第四获取子模块，用于对所述上行信道矩阵进行拆分和平均，获取所述第一下行等效信道矩阵。
在一些实施例中，第四获取子模块包括：拆分单元、第一平均单元和第二平均单元；其中，
拆分单元，用于将上行信道矩阵拆分为个第一上行信道矩阵；所述/>为一个时隙内SRS信号的连续的正交频分复用符号数；
第一平均单元，用于对所述个第一上行信道矩阵在时域求平均，获取第二上行信道矩阵；
第二平均单元，用于以个资源块为粒度，对第二上行信道矩阵在频域求平均，获取/>个第三上行信道矩阵，并将第三上行信道矩阵作为所述第一下行等效信道矩阵；所述/>为SRS信号的侦听带宽内的资源块数，所述/>为所述/>的因数。
在一些实施例中，所述装置还包括：建立模块；所述建立模块用于建立所述第三上行信道矩阵的索引与所述第三上行信道矩阵对应的上行SRS频域资源块的索引之间的对应关系；
所述波束赋形模块330包括：第一确定子模块、第二确定子模块和波束赋形子模块；其中：
第一确定子模块，用于在当前下行发送数据的频域资源块被包含在所述SRS信号的侦听带宽范围内的情况下，根据所述对应关系确定所述当前下行发送数据的频域资源块的索引对应的第三上行信道矩阵的索引；
第二确定子模块，用于根据所述当前下行发送数据的频域资源块的索引对应的第三上行信道矩阵的索引，确定所述当前下行发送数据的频域资源块的索引对应的下行波束赋形权矩阵；
波束赋形子模块，用于根据所述当前下行发送数据的频域资源块的索引对应的下行波束赋形权矩阵对所述当前下行发送数据进行波束赋形。
在一些实施例中，所述下行信道的信道条件数等于第一下行等效信道矩阵的信道条件数的算术平方根。
在此需要说明的是，本发明提供的上述下行信道波束赋形装置，能够实现上述方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。
图4是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(Communications Interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行下行信道波束赋形方法，该方法包括：在时分双工模式下，基于上行信道矩阵，获取第一下行等效信道矩阵；基于对所述第一下行等效信道矩阵的奇异值分解，获取下行波束赋形权矩阵；所述下行波束赋形权矩阵使得下行信道的信道条件数达到最优；根据所述下行波束赋形权矩阵对下行发送数据进行波束赋形。
此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过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，本发明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）执行本发明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-Only Memory）、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。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的下行信道波束赋形方法，该方法包括：在时分双工模式下，基于上行信道矩阵，获取第一下行等效信道矩阵；基于对所述第一下行等效信道矩阵的奇异值分解，获取下行波束赋形权矩阵；所述下行波束赋形权矩阵使得下行信道的信道条件数达到最优；根据所述下行波束赋形权矩阵对下行发送数据进行波束赋形。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的下行信道波束赋形方法，该方法包括：在时分双工模式下，基于上行信道矩阵，获取第一下行等效信道矩阵；基于对所述第一下行等效信道矩阵的奇异值分解，获取下行波束赋形权矩阵；所述下行波束赋形权矩阵使得下行信道的信道条件数达到最优；根据所述下行波束赋形权矩阵对下行发送数据进行波束赋形。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种下行信道波束赋形方法，其特征在于，包括：
在时分双工模式下，基于上行信道矩阵，获取第一下行等效信道矩阵；
基于对所述第一下行等效信道矩阵的奇异值分解，获取下行波束赋形权矩阵；所述下行波束赋形权矩阵使得下行信道的信道条件数达到最优；
根据所述下行波束赋形权矩阵对下行发送数据进行波束赋形。
2.根据权利要求1所述的下行信道波束赋形方法，其特征在于，所述基于对所述第一下行等效信道矩阵的奇异值分解，获取下行波束赋形权矩阵，包括：
对所述第一下行等效信道矩阵进行奇异值分解，得到右奇异矩阵和奇异值矩阵；
将所述右奇异矩阵作为第一波束赋形权矩阵；
根据所述奇异值矩阵，获取第二波束赋形权矩阵；
将所述第一波束赋形权矩阵与所述第二波束赋形权矩阵的乘积，作为所述下行波束赋形权矩阵。
3.根据权利要求2所述的下行信道波束赋形方法，其特征在于，所述根据所述奇异值矩阵，获取第二波束赋形权矩阵，包括：
将所述奇异值矩阵中的主对角线元素的算术平方根的倒数作为所述第二波束赋形权矩阵中的主对角线元素，并将所述第二波束赋形权矩阵中的非主对角线元素均设置为0。
4.根据权利要求1所述的下行信道波束赋形方法，其特征在于，所述基于上行信道矩阵，获取第一下行等效信道矩阵，包括：
确定所述上行信道矩阵；
对所述上行信道矩阵进行拆分和平均，获取所述第一下行等效信道矩阵。
5.根据权利要求4所述的下行信道波束赋形方法，其特征在于，所述对所述上行信道矩阵进行拆分和平均，获取所述第一下行等效信道矩阵，包括：
将上行信道矩阵拆分为个第一上行信道矩阵；所述/>为一个时隙内SRS信号的连续的正交频分复用符号数；
对所述个第一上行信道矩阵在时域求平均，获取第二上行信道矩阵；
以个资源块为粒度，对第二上行信道矩阵在频域求平均，获取/>个第三上行信道矩阵，并将第三上行信道矩阵作为所述第一下行等效信道矩阵；所述/>为SRS信号的侦听带宽内的资源块数，所述/>为所述/>的因数。
6.根据权利要求5所述的下行信道波束赋形方法，其特征在于，在所述获取个第三上行信道矩阵之后，还包括：
建立所述第三上行信道矩阵的索引与所述第三上行信道矩阵对应的上行SRS频域资源块的索引之间的对应关系；
所述根据所述下行波束赋形权矩阵对下行发送数据进行波束赋形，包括：
在当前下行发送数据的频域资源块被包含在所述SRS信号的侦听带宽范围内的情况下，根据所述对应关系确定所述当前下行发送数据的频域资源块的索引对应的第三上行信道矩阵的索引；
根据所述当前下行发送数据的频域资源块的索引对应的第三上行信道矩阵的索引，确定所述当前下行发送数据的频域资源块的索引对应的下行波束赋形权矩阵；
根据所述当前下行发送数据的频域资源块的索引对应的下行波束赋形权矩阵对所述当前下行发送数据进行波束赋形。
7.根据权利要求1所述的下行信道波束赋形方法，其特征在于，所述下行信道的信道条件数等于第一下行等效信道矩阵的信道条件数的算术平方根。
8.一种下行信道波束赋形装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于在时分双工模式下，基于上行信道矩阵，获取第一下行等效信道矩阵；
分解模块，用于基于对所述第一下行等效信道矩阵的奇异值分解，获取下行波束赋形权矩阵；所述下行波束赋形权矩阵使得下行信道的信道条件数达到最优；
波束赋形模块，用于根据所述下行波束赋形权矩阵对下行发送数据进行波束赋形。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述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7任一项所述下行信道波束赋形方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述下行信道波束赋形方法。
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