一种波束赋形方法及设备技术

本发明专利技术提供了一种波束赋形方法及设备，该方法包括：获取当前时隙所要服务用户的位置信息，并根据用户的位置信息确定各个用户的总吞吐量相对于下倾角组合的吞吐量函数，并采用DIRECT算法估算使吞吐量函数取最大值的下倾角组合，之后根据计算得到的下倾角组合调整两个波束的下倾角。本发明专利技术提供的技术方案，能够提高系统的吞吐量。

【技术实现步骤摘要】
一种波束赋形方法及设备
本专利技术涉及通信
，尤其涉及到一种波束赋形方法及设备。
技术介绍
双波束下倾是指使同一个基站发送两个下倾角不同的波束为用户提供服务。现有技术中设置双波束的下倾角的方案一般包括两种：（1）为两个波束设置固定的下倾角；（2）将两个波束分别指向被服务的用户，对于第一种方案，不能根据用户的位置进行实时调整，无法保证用户达到最大的吞吐量，而第二种方案可能因为当前需要被服务的两个用户距离较近，产生较大的干扰，从而降低系统整体的吞吐量。
技术实现思路
本专利技术提供了一种波束赋形方法及设备，能够提高系统的吞吐量。本专利技术提供了一种波束赋形方法，应用于双波束通信系统中，该方法包括：获取下一个时隙服务所要服务的各个用户的位置信息；根据获取到的位置信息选择各个用户的总吞吐量相对于下倾角组合（β1，β2）的总吞吐量函数β1和β2分别表示第1个波束和第2个波束的下倾角，Ri(β1,β2)为第i个用户对应的吞吐量相对于下倾角组合（β1，β2）的函数，I为两个波束服务的用户的个数；采用DIRECT算法计算使最大的下倾角组合（β1M，β2M）；将两个波束的下倾角对应的调整为β1M，β2M。优选的，所述根据获取到的位置信息选择各个用户的总吞吐量相对于下倾角组合（β1，β2）的总吞吐量函数具体包括：针对每一个用户，分别计算其对各个波束的接收功率，以及对各个波束的接收增益相对于下倾角组合（β1，β2）的函数；取作为各个用户的总吞吐量相对于下倾角组合（β1，β2）的总吞吐量函数其中，其中I1(a,b,m,n)为积分表达式，且其中，为第i个用户对第s个波束的接收功率，Gsi(βs)表示第i个用户对第s个波束的接收增益相对于第s个波束的下倾角βs的函数。优选的，所述针对每一个用户，分别计算其对各个波束的接收增益相对于下倾角组合（β1，β2）的函数，包括：通过如下公式计算第i个用户对第s个波束的接收增益Gsi(βs)：其中，和θi分别为第i个用户对应的方位角和俯仰角，SLLaz和SLLel分别是水平和和垂直方向图的旁瓣电平，SLLtot是总的旁瓣电平，为第i个用户对第s波束的接收功率，为第i个用户所在基站的天线阵列瞄准轴与x轴的夹角。本专利技术提供了一种波束赋形设备，作为基站应用于无线通信系统中，该设备包括：位置信息获取模块，用于获取下一个时隙服务所要服务的各个用户的位置信息；函数调用模块，用于根据位置信息获取模块获取到的位置信息选择各个用户的总吞吐量相对于下倾角组合（β1，β2）的总吞吐量函数β1和β2分别表示第1个波束和第2个波束的下倾角，Ri(β1,β2)为第i个用户对应的吞吐量相对于下倾角组合（β1，β2）的函数，I为两个波束服务的用户的个数；计算模块，用于采用DIRECT算法计算使最大的下倾角组合（β1M，β2M）；赋形模块，用于将两个波束的下倾角对应的调整为β1M，β2M。优选的，所述函数调用模块具体用于根据获取到的位置信息确定每一个用户接收各个波束的信号强度相对于下倾角组合（β1，β2）的函数，取作为各个用户的总吞吐量相对于下倾角组合（β1，β2）的总吞吐量函数其中，其中I1(a,b,m,n)为积分表达式，且其中，为第i个用户对第s个波束的接收功率，Gsi(βs)表示第i个用户对第s个波束的接收增益相对于第s个波束的下倾角βs的函数。优选的，所述函数调用模块具体通过如下公式计算第i个用户对第s个波束的接收增益Gsi(βs)：其中，和θi分别为第i个用户对应的方位角和俯仰角，SLLaz和SLLel分别是水平和和垂直方向图的旁瓣电平，SLLtot是总的旁瓣电平，为第i个用户对第s波束的接收功率，为第i个用户所在基站的天线阵列瞄准轴与x轴的夹角。本专利技术中，获取用户的位置信息，并根据用户的位置信息确定各个用户的总吞吐量相对于下倾角组合的吞吐量函数，并采用DIRECT算法估算使吞吐量函数取最大值的下倾角组合，之后根据计算得到的下倾角组合调整两个波束的下倾角。本专利技术提供的技术方案，能够提高系统的吞吐量。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种波束赋形方法的流程示意图；图2为本专利技术是实施例提供的波束赋形方法的一种应用场景的示意图；图3为本专利技术是实施例提供的波束赋形方法的一种应用场景的示意图；图4为本专利技术是实施例提供的一种波束赋形设备的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术实施例提供了一种波束赋形方法，应用于双波束通信系统中，该通信系统中的基站采用两个波束为小区内的用户服务，如图1所示，该方法包括：步骤101，获取下一个时隙服务所要服务的各个用户的位置信息。步骤102，根据获取到的位置信息选择各个用户的总吞吐量相对于下倾角组合（β1，β2）的总吞吐量函数β1和β2分别表示第1个波束和第2个波束的下倾角，Ri(β1,β2)为第i个用户对应的吞吐量相对于下倾角组合（β1，β2）的函数，I为两个波束服务的用户的个数。步骤103，采用DIRECT算法计算使最大的下倾角组合（β1M，β2M）。步骤104，将两个波束的下倾角对应的调整为β1M，β2M。本专利技术实施例中，获取用户的位置信息，并根据用户的位置信息确定各个用户的总吞吐量相对于下倾角组合的吞吐量函数，并采用DIRECT算法估算使吞吐量函数取最大值的下倾角组合，之后根据计算得到的下倾角组合调整两个波束的下倾角。本专利技术提供的技术方案，能够提高系统的吞吐量。优选的，上述步骤102具体包括：针对每一个用户，分别计算其对各个波束的接收功率，以及对各个波束的接收增益相对于下倾角组合（β1，β2）的函数；取作为各个用户的总吞吐量相对于下倾角组合（β1，β2）的总吞吐量函数其中，其中I1(a,b,m,n)为积分表达式其中，为第i个用户对第s个波束的接收功率，Gsi(βs)表示第i个用户对第s个波束的接收增益相对于第s个波束的下倾角βs的函数。通过这种方式，能够降低计算下倾角组合（β1，β2）的复杂度。其中，任意一个第i个用户对第s个波束的接收增益其中，和θi分别为第i个用户对应的方位角和俯仰角，SLLaz和SLLel分别是水平和和垂直方向图的旁瓣电平，SLLtot是总的旁瓣电平，为第i个用户对第s波束的接收功率，为第i个用户所在基站的天线阵列瞄准轴与x轴的夹角。下面结合具体应用场景对本专利技术实施例提供的波束赋形方法的步骤和原理进行详细说明，实际应用中，波束下倾的方式包括两种，一种为基于用户为下倾；另一种为基于垂直域的下倾，下面分别对在两种下倾方式下的波束赋形方法的步骤和原理进行详细说明。一、基于用户的下倾如图2所示，为本专利技术是实施例提供的波束赋形方法的一种应用场景，假设基站将发射天线分为两组，每个天线组有4根发射天线，这两组天线同时发出两个波束，在每个时隙，每个波束仅为一个用户服务。如图3所示，假设为用户与基站天线连接线在xoy平面上与x轴（天线阵列瞄准轴）的夹角，即用户的方位角；θ为用户与基站天线连接线与水平线的夹角，即用户的俯仰角。由几何计算可得用户i的俯仰角θi和方位角为：θi＝tan-1((hbs-hi)/di)其中，hbs为基站天线高度，hi为用户天线高度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波束赋形方法，其特征在于，应用于双波束通信系统中，该方法包括：获取当前时隙所要服务的各个用户的位置信息；根据获取到的位置信息选择各个用户的总吞吐量相对于下倾角组合（β1，β2）的总吞吐量函数β1和β2分别表示第1个波束和第2个波束的下倾角，Ri(β1,β2)为第i个用户对应的吞吐量相对于下倾角组合（β1，β2）的函数，I为两个波束服务的用户的个数；采用DIRECT算法计算使最大的下倾角组合（β1M，β2M）；将两个波束的下倾角对应的调整为β1M，β2M。

【技术特征摘要】
1.一种波束赋形方法，其特征在于，应用于双波束通信系统中，该方法包括：获取下一个时隙所要服务的各个用户的位置信息；根据获取到的位置信息选择各个用户的总吞吐量相对于下倾角组合(β1，β2)的总吞吐量函数β1和β2分别表示第1个波束和第2个波束的下倾角，Ri(β1,β2)为第i个用户对应的吞吐量相对于下倾角组合(β1，β2)的函数，I为两个波束服务的用户的个数；采用DIRECT算法计算使最大的下倾角组合(β1M，β2M)；将两个波束的下倾角对应的调整为β1M，β2M。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据获取到的位置信息选择各个用户的总吞吐量相对于下倾角组合(β1，β2)的总吞吐量函数具体包括：针对每一个用户，分别计算其对各个波束的接收功率，以及对各个波束的接收增益相对于下倾角组合(β1，β2)的函数；取作为各个用户的总吞吐量相对于下倾角组合(β1，β2)的总吞吐量函数其中，其中I1(a,b,m,n)为积分表达式，且其中，为第i个用户对第s个波束的接收功率，Gsi(βs)表示第i个用户对第s个波束的接收增益相对于第s个波束的下倾角βs的函数，其中随机变量且相互独立。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述针对每一个用户，分别计算其对各个波束的接收增益相对于下倾角组合(β1，β2)的函数，包括：通过如下公式计算第i个用户对第s个波束的接收增益Gsi(βs)：其中，和θi分别为第i个用户对应的方位角和俯仰角，SLLaz和SLLel分别是水平和垂直方向图的旁瓣电平，SLLtot是总的旁瓣电平，为第i个用户对第s波束的接收功率，为第i个用户所...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔高峰，王卫东，吕程程，赵丽娜，唐明环，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11