[发明专利]一种两级波束赋形方法

说明书

本发明属于通信技术领域，具体为一种两级波束赋形方法。本发明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。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种两级波束赋形方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明提供的两级波束赋形方法，包括：

(一)对待发数据流进行空时块编码，得到编码后的数据流；

(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：

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：

forl＝1，2，…，L；m＝1，2，…，M；

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；

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：

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；

所述矩阵集满足以下的条件：

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。

假设定向波束赋形矩阵为其中，所述定向波束赋形矩阵为：

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。

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：