[发明专利]一种波束赋形方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种波束赋形方法及装置。

背景技术

随着移动通信技术的发展，为了提高系统容量，很多系统中已用到了阵列 天线。但与此同时，随着社会的发展，人们在享受移动通信带来的便捷的同时， 对环境、对自身健康的关注也越来越多，而电磁环境也逐渐成为人们关注的一 个敏感问题。为了获得足够的增益，传统的阵列天线往往需要6-8根天线按 照一定间距排列而成，其相比原有的单天线要大很多，从工程角度而言，传统 的阵列天线由于其迎风面积大，也给施工带来了更高的要求。

为了解决如上诸多问题，采用双极化天线的阵列天线将是未来发展的趋 势。采用双极化阵列天线，能够将天线宽度减少的一半的条件下，从而降低了 工程难度。这里所说的双极化阵列天线如图1中所示，两个极化方向的阵子通 过交叉放置，从而在不减少天线单元个数的条件下，减少了天线迎风面积。

此外，在采用后续演进系统中，还可能会采用多个阵列的天线系统，多个 阵列之间拉开一定距离，从而形成多阵列系统。采用多阵列系统，各个天线阵 列之间具有将强的独立性，从而可以平滑过渡到未来的MIMO系统。如图2 中给出了一个具有两个天线阵列的示意图，这里的多个阵列天线可以是单极化 阵列天线，也可以是多极化阵列天线。

但与此同时，采用多个阵列天线的系统也会带来一些新的问题。例如采用 双极化天线后，每个极化方向天线阵列个数减少了，从而，天线波束会展宽， 这给利用阵列天线的波束赋性带来挑战。

现有的波束赋形的主要包括基于最大功率准则的波束赋形和基于最大载干 比准则的波束赋形等，基于功率准则的波束赋形算法得到的加权系数使得接收 端的接收功率最大。然而，由于实现算法的不同，可以得到全局的最优解也可 以得到局部的最优解。例如，假设N个天线单元的智能天线：接收的多天线信 号矢量是x＝[x₁，x₂，…，x_N]，波束赋形加权系数矢量是w＝[w₁，w₂，…，w_N]，则赋形之 后接收信号为

y=wTx=Σn=1Nwnxn---(1)]]>

赋形之后接收信号功率

p＝|y|²＝y^*y＝w^Hx^*x^Tw＝w^HR_xxw    (2)

其中，(·)^*表示复数(复数矢量)的共轭，(·)^H表示矢量(矩阵)的共轭转 置，(·)^T表示矢量(矩阵)的转置。基于最大功率的准则的目标是寻找一个权 矢量使得公式(2)达到最大值：