一种两级波束赋形方法技术

本发明专利技术属于通信技术领域，具体为一种两级波束赋形方法。本发明专利技术的两级波束赋形方法，包括对待发数据流进行空时块编码，得到编码后的数据流；构建均匀矩形天线阵列对应的两级波束赋形矩阵；通过所述两级波束赋形矩阵对所述编码后的数据流进行波束赋形，生成所述均匀矩形天线阵列的待发信号。本发明专利技术方法能够实现公共信号的高可靠高效率传输，相比于直接应用传统的定向波束赋形，由于波束的主瓣宽度变宽，覆盖角度区域变大，波束扫描次数减少，提高了公共信号的传输效率；相比于直接应用全方向波束赋形，获得了一定的波束增益，提高了公共信号的传输可靠性，从而提升整体网络的性能。从而提升整体网络的性能。从而提升整体网络的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种两级波束赋形方法


[0001]本专利技术属于通信
，具体涉及一种两级波束赋形方法。

技术介绍

[0002]大规模天线是实现5G商用的关键技术之一。为了实现大规模天线的产品化，天线更倾向于使用均匀矩形阵列。对于部署均匀矩形天线阵列的基站，实现公共信号的传输是提升整体网络性能的关键因素之一。因此，基站如何在均匀矩形天线阵列下实现公共信号的高可靠高效率传输是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种两级波束赋形方法，旨在解决现有技术中的基站无法在均匀矩形天线阵列下实现公共信号的高可靠高效率传输的技术问题。
[0004]本专利技术提供的两级波束赋形方法，包括：
[0005](一)对待发数据流进行空时块编码，得到编码后的数据流；
[0006](二)通过全方向波束赋形矩阵和定向波束赋形矩阵构建与均匀矩形天线阵列对应的两级波束赋形矩阵；其中：
[0007]所述均匀矩形天线阵列由L
×
M根天线组成，L为所述均匀矩形天线阵列的行，M为所述均匀矩形天线阵列的列，所述均匀矩形天线阵列在空间角度处的阵列响应矢量对应的计算公式为：
[0008][0009]forl＝1，2，
…
，L；m＝1，2，
…
，M；
[0010][0011]其中，表示均匀矩形天线阵列的阵列响应矢量，所述阵列响应矢量是所述均匀矩形天线阵列中的天线对某一方向来波的响应能力，以所述均匀矩形天线阵列所在平面中的任一点为坐标原点，以所述均匀矩形天线阵列所在平面为xoy平面且以所述均匀矩形天线阵列所在平面的法向量为z轴建立空间直角坐标系，表示在空间直角坐标系中待发信号的发射方向与z轴之间的夹角，θ表示在空间直角坐标系中待发信号的发射方向在xoy平面上的投影与x轴之间的夹角，λ表示待发信号的波长，d
x
表示所述均匀矩形天线阵列中相邻两根天线在x方向上的距离，d
y
表示所述均匀矩形天线阵列中相邻两根天线在y方向上的距离；
[0012]假设全方向波束赋形矩阵集为其中，所述矩阵集的自相关对应的计算公式为：
[0013][0014]‑
Q+1≤τ≤Q
‑1[0015]其中，表示y方向的平移量，τ表示x方向的平移量，(
·
)
*
表示共轭；表示复数域，P，Q分别表示全方向波束赋形矩阵的行和列，N表示全方向波束赋形矩阵的个数；
[0016]所述矩阵集满足以下的条件：
[0017][0018]其中，所述矩阵集为(P，Q，N)
‑
ACM，即自相关互补矩阵，和δ(τ)均为克罗内克函数，即当N＝2时，(P，Q，N)
‑
ACM为一对格雷互补矩阵。
[0019]假设定向波束赋形矩阵为其中，所述定向波束赋形矩阵为：
[0020][0021]其中，表示定向波束赋形矩阵在(r，c)处的元素；R和C分别表示定向波束赋形矩阵的行和列。
[0022]假设对所述均匀矩形天线阵列做波束赋形的两级波束赋形矩阵集为所述两级波束赋形矩阵为：
[0023][0024]其中，为定向波束赋形矩阵，为全方向波束赋形矩阵，为全方向波束赋形矩阵，L＝RP，M＝CQ，表示克罗尼克积运算。
[0025]通过所述两级波束赋形矩阵对所述编码后的数据流进行波束赋形，生成所述均匀矩形天线阵列的待发信号。
[0026]优选地，所述待发数据流(信号)为：
[0027][0028]其中，X(t)表示待发信号，整数t为时间域的索引，表示s
n
(t)的空域波束赋形权重，n＝1，...，N，N为正整数。
[0029]本专利技术提供的另一技术方案为：
[0030]一种两级波束赋形方法，包括：
[0031](一)构建第一极化天线子阵列对应的第一波束赋形矩阵，通过所述第一波束赋形
矩阵对待发数据流进行波束赋形，得到第一极化信号，通过所述第一极化天线子阵列发送所述第一极化信号；
[0032](二)构建第二极化天线子阵列对应的第二波束赋形矩阵，通过所述第二波束赋形矩阵对所述待发数据流进行波束赋形，得到第二极化信号，通过所述第二极化天线子阵列发送所述第二极化信号
[0033]其中，所述第一极化天线子阵列和所述第二极化天线子阵列为正交关系。
[0034]优选地，所述第一极化天线子阵列为左极化天线子阵列，所述第一波束赋形矩阵为左极化波束赋形矩阵，所述第二极化天线子阵列为右极化天线子阵列，所述第二波束赋形矩阵为右极化波束赋形矩阵；或者；所述第一极化天线子阵列为水平极化天线子阵列，所述第一波束赋形矩阵为水平极化波束赋形矩阵，所述第二极化天线子阵列为垂直极化天线子阵列，所述第二波束赋形矩阵为垂直极化波束赋形矩阵。
[0035]优选地，通过一对格雷互补矩阵和定向波束赋形矩阵构建左极化天线子阵列对应的左极化波束赋形矩阵和右极化天线子阵列对应的右极化波束赋形矩阵，其中，所述第一波束赋形矩阵为左极化波束赋形矩阵，所述第二波束赋形矩阵为右极化波束赋形矩阵。
[0036]优选地，所述左极化波束赋形矩阵和所述右极化波束赋形矩阵为：
[0037][0038][0039]其中，表示左极化两级波束赋形矩阵，表示右极化两级波束赋形矩阵，和为一对格雷互补矩阵，表示定向波束赋形矩阵，表示定向波束赋形矩阵，表示克罗尼克积运算。
[0040]优选地，所述左极化波束赋形矩阵和所述右极化波束赋形矩阵为：
[0041][0042][0043]其中，表示左极化两级波束赋形矩阵，表示右极化两级波束赋形矩阵，和为一对格雷互补矩阵，表示定向波束赋形矩阵，表示定向波束赋形矩阵，表示克罗尼克积运算。
[0044]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0045]本申请的两级波束赋形方法，通过对待发数据流进行空时块编码，得到编码后的数据流；构建均匀矩形天线阵列对应的两级波束赋形矩阵；通过所述两级波束赋形矩阵对所述编码后的数据流进行波束赋形，生成所述均匀矩形天线阵列的待发信号。如此设置，能够实现公共信号的高可靠高效率传输，相比于直接应用上述传统的定向波束赋形，由于波束的主瓣宽度变宽，覆盖角度区域变大，波束扫描次数减少，提高了公共信号的传输效率；相比于直接应用上述全方向波束赋形，获得了一定的波束增益，提高了公共信号的传输可
靠性，从而提升整体网络的性能。
附图说明
[0046]为了更清楚地说明本专利技术实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
[0047]图1是根据本专利技术的一个实施例的两级波束赋形方法的流程图。
[0048]图2是根据本专利技术的一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两级波束赋形方法，其特征在于，包括：(一)构建第一极化天线子阵列对应的第一波束赋形矩阵，通过所述第一波束赋形矩阵对待发数据流进行波束赋形，得到第一极化信号，通过所述第一极化天线子阵列发送所述第一极化信号；(二)构建第二极化天线子阵列对应的第二波束赋形矩阵，通过所述第二波束赋形矩阵对所述待发数据流进行波束赋形，得到第二极化信号，通过所述第二极化天线子阵列发送所述第二极化信号；其中，所述第一极化天线子阵列和所述第二极化天线子阵列为正交关系。2.根据权利要求1所述的两级波束赋形方法，其特征在于，所述第一极化天线子阵列为左极化天线子阵列，所述第一波束赋形矩阵为左极化波束赋形矩阵，所述第二极化天线子阵列为右极化天线子阵列，所述第二波束赋形矩阵为右极化波束赋形矩阵；或者；所述第一极化天线子阵列为水平极化天线子阵列，所述第一波束赋形矩阵为水平极化波束赋形矩阵，所述第二极化天线子阵列为垂直极化天线...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋轶，李峰杰，杜城，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：