[发明专利]混合波束成形HBF系统波束选择方法、装置及存储介质

说明书

一种HBF系统波束选择方法、装置及计算机可读存储介质，所述方法包括：根据用户的直视径在波束上的投影能量为每个用户分别选取投影能量最大的至少一个预选波束，其中，全部预选波束的数量大于HBF系统的数字通道数量；根据HBF系统可达速率在所述全部预选波束中选取第一数量的目标波束，其中，所述第一数量为所述数字通道的数量。本发明提供的HBF系统波束选择方法、装置及计算机可读存储介质具有计算过程耗时短，易于实现的优点，并且从多用户传输系统全局的角度出发来选择波束，保证系统具有良好的全局性能。

技术领域

本发明涉及一种通信技术领域，具体地涉及一种混合波束成形 (HBF)系统波束选择方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

为满足第五代(5th-Generation，简称5G)移动通信技术的移动通信系统对数据传输速率的需求，大规模多输入多输出(Multiple-lnput Multiple-Output，简称MIMO)技术应运而生。大规模MIMO技术通过在基站架设大规模天线阵列，可以灵活调整波束方向，使其对准目标用户。此外，在大规模MIMO系统中，当天线数量趋于无穷大时，非相干噪声和快衰落也会消失。并且，大规模 MIMO还可以提供充足的空间自由度，用于分集和复用技术。

早期的大规模MIMO技术研究中，主要针对的是一个天线单元对应一个独立的数字通道的全数字大规模MIMO系统。当天线阵列规模庞大时，高成本的大量数字通道导致MIMO系统成本很高，因此成为大规模MIMO技术的实现瓶颈。

为打破这一瓶颈，业界提出了多种降低成本的解决方案，例如降低模数转换器(Analog-to-Digital Converter，简称ADC)的精度、降低数字通道的个数，这些解决方案均会影响到MIMO系统的功效。此外，业界提出了一种利用少量数字通道来控制整个大规模天线阵列的混合波束成形(Hybrid Beam-Forming，简称HBF)系统。该系统与全数字系统不同的是，其HBF系统具有两个波束成形组件，一个是在射频模块实现的高维的模拟波束成形(Analog Beam-Forming，简称 ABF)模块，另一个是在基带模块实现的低维的数字波束成形(Digital Beam-Forming，简称DBF)模块。

其中，射频模块中的功率放大器具有非线性，因此一般不采用在射频模块调整信号幅度的方式达到ABF的目的。此外，ABF通常采用移相器网络、开关网络、透镜天线、巴特勒矩阵或其他离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform，简称DFT)模块等来实现，上述器件均调相不调幅。恒模的限制给ABF权值的设计带来很大困难。常见的ABF权值设计方法主要分为两类。第一类方法不需要预设码本， ABF权值通常由闭式解导出，再结合硬件的限制进行调整。第二类方法需要预设码本，码本中包含多个模拟波束，ABF权值则在这些模拟波束中选出，从而使ABF权值设计过程直接转化为波束选择过程。

业界对不同的波束选择方法展开了广泛研究。例如可以采用逐级划分、层层搜索的方式实现多级分辨率波束，以达到快速收敛的效果，然而这种方法不适用于多用户并行搜索的情况。正交匹配追踪 (0rthogonal Matching Pursuit，简称OMP)算法以全数字系统的权值作为目标，将对性能的逼近转化为对权值的逼近，并采用基于天线阵列响应的模拟码本，在信道具有稀疏性的条件下，使HBF权值近似等于全数字系统的权值，然而该方法在多用户传输条件下无法保证用户间干扰能被准确地消除。

因此，如何进行多用户传输系统中的HBF的波束选择成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种HBF系统波束选择方法、装置及计算机可读存储介质，以进行多用户传输系统的HBF波束选择，以较低的运算复杂度实现HBF系统较优的可达速率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：