本申请涉及通信领域，并且更具体地，涉及一种模数混合波束赋形的网络设备、方法和控制器。
背景技术：
毫米波大规模多入多出(multiple-inputmultiple-output，mimo)技术，可提供更宽的通信带宽(比如2ghz，远高于目前通信系统所支持的20mhz)以及更高的频率效率(相比于目前通信系统可提升1-2个量级)，被认为是未来第五代移动通信系统的关键技术之一。在传统mimo系统中，每一根天线需要一个专用的射频链路(包括混频器，数模转换器等等)来支持。在天线数成百上千的毫米波大规模mimo系统中，基站所需的射频链路数量急剧增高。此外，在毫米波波段，由于更高的频率以及更宽的带宽，射频链路的能耗将十分可观。例如在60ghz，每一射频链路的能耗将高达250毫瓦，在种情况下，以256根天线为例，基站仅射频网络就将耗能64瓦，而在目前的第四代移动通信系统中，微蜂窝基站包括基带、射频、以及发射的总能耗才只有几瓦。因此，庞大的射频链路带来的巨大能耗成为毫米波大规模mimo的主要瓶颈问题。
为解决上述问题，模数混合波束赋形技术近年来被提出。其本质思想是将传统需要大量射频的高维数字波束赋形拆分为两步实现：即先进行低维的数字波束赋形以尽可能地消除多数据流间干扰，再进行高维的模拟波束赋形以获得足够的阵列增益。然而，目前的模数混合波束赋形结构通常假设模拟移相器的分辨率足够高(5-6bit)，以使得其相位近似连续可调。在实际系统中，高分辨率的移相器往往具有较高的能耗与成本。此外，该模数混合波束赋形结构所需要的移相器数量也很庞大。以256根发射天线，16个射频链路为例，则系统所需要的移相器数量将高达4096个。因此，尽管目前的模数混合波束赋形结构可以有效减少系统所需的射频数量，但其同时也会引入庞大的移相器网络，其能耗与成本也仍然比较大。
因此，如何降低模数混合波束赋形网络设备的能耗是一项亟待解决的问题。
技术实现要素：
本申请提供一种模数混合波束赋形的网络设备、方法和控制器，降低了移相器的分辨率与数量，减小了模数混合波束赋形中模拟波束赋形部分的能耗与成本。
第一方面，提供了一种模数混合波束赋形网络设备，包括：基带信号处理单元，n个射频链路单元，n个模拟波束赋形单元和控制器，其中，该n个射频链路单元与该n个模拟波束赋形单元一一对应连接，该n个模拟波束赋形单元中的每个模拟波束赋形单元与m个天线连接；
该控制器根据第一模拟波束赋形矩阵中与该每个模拟波束赋形单元对应的每个元素，控制该每个模拟波束赋形单元对该模拟信号进行正相或反相调整，
其中，该第一模拟波束赋形矩阵包括m行和n列，该m行与该m个天线一一对应，该n列与该n个模拟波束赋形单元一一对应，该模拟波束赋形矩阵的每个元素取值为第一数值或第二数值，该第一数值不等于该第二数值，该元素取值为第一数值时，该元素对应的模拟波束赋形单元对该模拟信号进行的调整为正相调整，在该元素取值为第二数值时，该元素对应的模拟波束赋形单元对该模拟信号进行的调整为反相调整；
该每个模拟波束赋形单元将进行正相或反相调整后的模拟信号输入到与该每个模拟波束赋形单元对应的天线，用于网络设备向终端设备发送所述模拟信号。
因此，根据本申请中的模数混合波束赋形的网络设备，该控制器控制该模拟波束赋形单元对该模拟信号只进行正相或反相的相位调整，减小了该模拟波束赋形单元的能耗，进而降低了该模数混和波束赋形网络设备的能耗与成本。
可选地，在第一方面的一种实现方式中，该n个模拟波束赋形单元中的多个模拟波束赋形单元与m个天线连接中的多个天线连接。
可选地，在第一方面的一种实现方式中，该模拟波束赋形单元包括一比特移相器。
此时，通过根据1比特移相器对该发射信号进行模拟波束赋形，因为移相器的分辨率越高，成本和能耗就越高，使用1比特移相器，降低移相器的分辨率，进而降低了该模数混和波束赋形网络设备的能耗与成本。
可选地，在第一方面的一种实现方式中，该模拟波束赋形单元包括第一支路和第二支路，该第一支路上包括第一开关，该第二支路包括第二开关和反相器，其中，该第一开关闭合时，该模拟波束赋形单元对该模拟信号进行的调整为正相调整，该第二开关闭合时，该模拟波束赋形单元对该模拟信号进行的调整为反相调整。
此时，该模拟波束赋形单元通过开关和反相器替代一比特移相器对该发射信号进行模拟波束赋形，采用了开关和反相器这一低能耗低成本的等效硬件电路，从而降低了该模数混和波束赋形网络设备的能耗与成本。
可选地，在该控制器根据第一模拟波束赋形矩阵中与该每个模拟波束赋形单元对应的每个元素，控制该每个模拟波束赋形单元对该模拟信号进行正相或反相调整之前，该基带信号处理单元根据第一数字波束赋形矩阵对发射信号进行数字波束赋形得到n路数字波束赋形后的信号；
该基带信号处理单元将该n路数字波束赋形后的信号输入到该n个射频链路，其中，该n路数字波束赋形后的信号中的每路数字波束赋形后的信号输入到该n个射频链路中的其中一个射频链路；
该n个射频链路单元中的每个射频链路单元将该数字波束赋形后的信号转化为模拟信号；
该每个射频链路单元将该模拟信号输入至与该每个射频链路对应的模拟波束赋形单元。
可选地，在第一方面的一种实现方式中，其特征在于，该控制器具体用于：
根据交互熵最大化准则，对模拟波束赋形矩阵的初始概率分布以迭代的方式进行h次更新；
根据该初始概率分布下的多个模拟波束赋形矩阵和该多个模拟波束赋形矩阵中每个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，以及h次更新后的概率分布下的多个模拟波束赋形矩阵和该多个模拟波束赋形矩阵中每个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，确定该第一模拟波束赋形矩阵和该第一数字波束赋形矩阵。
可选地，在第一方面的一种实现方式中，该控制器具体用于：
根据第t-1次更新后的概率分布，产生多个模拟波束赋形矩阵，其中，t为正整数，t小于等于h；
根据该多个模拟波束赋形矩阵中的每一个模拟波束赋形矩阵，确定该每一个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵；
根据该多个模拟波束赋形矩阵和该多个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，计算多个可达和速率；
从该多个可达和速率中，选择第一可达和速率；
以该第一可达和速率为参数，根据该交互熵最大化准则，对t-1次后的概率分布进行更新，得到第t次的概率分布；
根据该初始概率分布下的多个可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵和数字波束赋形矩阵，以及h次更新后的概率分布下的多个可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵和数字波束赋形矩阵，确定该第一模拟波束赋形矩阵和该第一数字波束赋形矩阵。
可选地，在第一方面的一种实现方式中，该控制器具体用于：
将第t-1次迭代中的多个可达和速率按可达和速率的数值排列；
根据第一阈值，确定该多个可达和速率中的第一可达和速率，该第一阈值为第一可达和速率的个数；
根据第t-1次迭代中的第一可达和速率，由下式更新该模拟波束赋形矩阵的概率分布p(t)，
其中，所述公式为基于交互熵最大准则的模拟波束赋形矩阵的概率更新公式k为第一可达和速率的个数，η(t)＝r(fre,[k])为第一可达和速率阈值，frf,k为第k个第一可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵，i表示第i根天线，j表示第j个射频链路，i{a}表示事件函数，当a发生时，i{a}＝1，否则为0，a表示r(frf,k)≥η(t-1)。
可选地，在第一方面的一种实现方式中，该控制器将第t-1次迭代中的多个可达和速率按可达和速率的数值按升序排列或将第t-1次迭代中的多个可达和速率按可达和速率的数值按升序排列。
可选地，在第一方面的一种实现方式中，该控制器具体用于:
根据该初始概率分布下的多个可达和速率与该h次更新后的概率分布下的多个可达和速率，确定最大的可达和速率；
将最大的可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵为该第一模拟波束赋形矩阵；
将该最大的可达和速率对应的数字波束赋形矩阵为该第一数字波束赋形矩阵。
第二方面，本申请提供了一种模数混合波束赋形的方法，包括：
根据交互熵最大化准则，对模拟波束赋形矩阵的初始概率分布以迭代的方式进行h次更新，
根据该初始概率分布下的多个模拟波束赋形矩阵和该多个模拟波束赋形矩阵中每个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，以及h次更新后的概率分布下的多个模拟波束赋形矩阵和该多个模拟波束赋形矩阵中每个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，确定第一模拟波束赋形矩阵和第一数字波束赋形矩阵,
其中，该多个模拟波束赋形矩阵包括m行和n列，该m行与m个天线一一对应，该n列与n个模拟波束赋形单元一一对应，n个射频链路单元与该n个模拟波束赋形单元一一对应连接，该n个模拟波束赋形单元中的每个模拟波束赋形单元与m个天线连接,该n个射频链路中的每个射频链路用于将该数字波束赋形后的信号转化为模拟信号，并将该模拟信号输入至与该每个射频链路对应的模拟波束赋形单元；
将该第一数字波束赋形矩阵输入至基带信号处理单元，用于该基带信号处理单元根据该数字波束赋形矩阵对发射信号进行数字波束赋形得到n路数字波束赋形后的信号，该基带信号处理单元将该n路数字波束赋形后的信号输入到该n个射频链路单元，其中，该n路数字波束赋形后的信号中的每路数字波束赋形后的信号输入到该n个射频链路单元中的其中一个射频链路单元，该n个射频链路单元中的每个射频链路用于将该数字波束赋形后的信号转化为模拟信号，并将该模拟信号输入至与该每个射频链路对应的模拟波束赋形单元；
根据该第一模拟波束赋形矩阵中与该每个模拟波束赋形单元对应的每个元素，控制该每个模拟波束赋形单元对该模拟信号进行相位调整，以得到用于输入到与该每个元素对应的天线的信号。
因此，根据本申请中的模数混合波束赋形的方法，利用交互熵最大化准则确定模拟波束赋形矩阵，进而确定数字波束赋形矩阵，以低复杂度获得具有准最优性能的模拟波束赋型矩阵与数字波束赋型矩阵。
可选地，在第二方面的一种实现方式中，该根据交互熵最大准则，对模拟波束赋形矩阵的初始概率分布以迭代的方式进行h次更新，包括：
根据第t-1次更新后的概率分布，产生多个模拟波束赋形矩阵，其中，t为正整数，t小于等于h；
根据该多个模拟波束赋形矩阵中的每一个模拟波束赋形矩阵，确定该每一个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵；
根据该多个模拟波束赋形矩阵和该多个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，计算多个可达和速率；
从该多个可达和速率中，选择第一可达和速率；
以该第一可达和速率为参数，根据该交互熵最大化准则，对t-1次后的概率分布进行更新，得到第t次的概率分布；
该根据该初始概率分布下的多个模拟波束赋形矩阵和该多个模拟波束赋形矩阵中每个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，以及h次更新后的概率分布下的多个模拟波束赋形矩阵和该多个模拟波束赋形矩阵中每个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，确定该第一模拟波束赋形矩阵和该第一数字波束赋形矩阵，包括：
根据该初始概率分布下的多个可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵和数字波束赋形矩阵，以及h次更新后的概率分布下的多个可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵和数字波束赋形矩阵，确定该第一模拟波束赋形矩阵和该第一数字波束赋形矩阵。
可选地，在第二方面的一种实现方式中，该从该多个可达和速率中，选择第一可达和速率，包括：
将第t-1次迭代中的多个可达和速率按可达和速率的数值排列；
根据第一阈值，确定该多个可达和速率中的第一可达和速率，该第一阈值为第一可达和速率的个数；
根据第t-1次迭代中的第一可达和速率，由下式更新该模拟波束赋形矩阵的概率分布p(t)，
其中，该所述公式为基于交互熵最大准则的模拟波束赋形矩阵的概率更新公式k为第一可达和速率的个数，η(t)＝r(fre,[k])为第一可达和速率阈值，frf,k为第k个第一可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵，i表示第i根天线，j表示第j个射频链路，i{a}表示事件函数，当a发生时，i{a}＝1，否则为0，a表示r(frf,k)≥η(t-1)。
可选地，在第二方面的一种实现方式中，该根据该初始概率分布下的多个可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵和数字波束赋形矩阵，以及h次更新后的概率分布下的多个可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵和数字波束赋形矩阵，确定该第一模拟波束赋形矩阵和该第一数字波束赋形矩阵，包括：
根据该初始概率分布下的多个可达和速率与该h次更新后的概率分布下的多个可达和速率，确定最大的可达和速率；
将最大的可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵为该第一模拟波束赋形矩阵；
将该最大的可达和速率对应的数字波束赋形矩阵为该第一数字波束赋形矩阵。
可选地，在第二方面的一种实现方式中，该模拟波束赋形单元包括1比特移相器，
根据该第一模拟波束赋形矩阵中与该每个模拟波束赋形单元对应的每个元素，控制该每个模拟波束赋形单元对该模拟信号进行相位调整，包括：
当该第一模拟波束赋形矩阵中的元素为第一数值时，将该元素对应的第i根天线的第j个射频链路的该模拟信号进行正相调整；或
当该第一模拟波束赋形矩阵中的元素为第二数值时，将该元素对应的第i根天线的第j个射频链路的该模拟信号进行反相调整。
可选地，在第二方面的一种实现方式中，该模拟波束赋形单元包括第一支路和第二支路，该第一支路上包括第一开关，该第二支路包括第二开关和反相器，
根据该第一模拟波束赋形矩阵中与该每个模拟波束赋形单元对应的每个元素，控制该每个模拟波束赋形单元对该模拟信号进行相位调整，包括：
当该第一模拟波束赋形矩阵中的元素为第一数值时，将该元素对应的第i根天线的第j个射频链路的第一支路的开关闭合，用于对该模拟信号进行的调整为正相调整，该第一数值表示对该模拟信号进行正相调整；或
当该第一模拟波束赋形矩阵中的元素为第二数值时，将该元素对应的第i根天线的第j个射频链路的第二支路的开关闭合，用于对该模拟信号进行的调整为反相调整，该第二数值表示对该模拟信号进行反相调整。
因此，根据本申请中的模数混合波束赋形的，该控制器控制该模拟波束赋形单元对该模拟信号只进行正相或反相的相位调整，减小了该模拟波束赋形单元的能耗，进而降低了该模数混和波束赋形网络设备的能耗与成本。
第三方面，提供了一种模数混合波束赋形的控制器，其特征在于，包括：更新模块、确定模块、发送模块和控制模块，可以执行第二方面或第二方面的任一可选的实现方式中的方法。
第四方面，提供了一种控制器，包括存储器和处理器，该存储器上存储有可以用于指示执行上述第二或其任意可选的实现方式的程序代码，当该程序代码被执行时，该处理器可以实现方法中终端设备执行各个操作。
第五方面，提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质中存储有程序代码，该程序代码可以用于指示执行上述第二方面或第二方面的任意可选的实现方式中的方法。
附图说明
图1是根据本申请的一种模数混合波束赋形网络设备、方法和控制器的通信系统的示意图。
图2是根据本申请的一种模数混合波束赋形网络设备的示意性框图。
图3是根据本申请的一种模数混合波束赋形网络设备结构的示意性框图。
图4是根据本申请的一种模数混合波束赋形网络设备结构的示意性框图。
图5是根据本申请的一种模数混合波束赋形的方法示意性流程图。
图6是根据本申请的一种模数混合波束赋形的控制器的示意性框图。
图7是根据本申请的一种模数混合波束赋形的控制器的示意性框图
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
图1是本申请的一种模数混合波束赋形的网络设备、方法和控制器的通信系统的示意图。如图1所示，该通信系统100包括网络设备102，网络设备102可包括多个天线例如，天线104、106、108、110、112和114。另外，网络设备102可附加地包括发射机链和接收机链，本领域普通技术人员可以理解，它们均可包括与信号发送和接收相关的多个部件(例如处理器、调制器、复用器、解调器、解复用器或天线等)。
网络设备102可以与多个终端设备(例如终端设备116和终端设备122)通信。然而，可以理解，网络设备102可以与类似于终端设备116或122的任意数目标终端设备通信。
如图1所示，终端设备116与天线112和114通信，其中天线112和114通过前向链路118向终端设备116发送信息，并通过反向链路120从终端设备116接收信息。此外，终端设备122与天线104和106通信，其中天线104和106通过前向链路124向终端设备122发送信息，并通过反向链路126从终端设备122接收信息。
例如，在频分双工(frequencydivisionduplex，fdd)系统中，例如，前向链路118可与反向链路120使用不同的频带，前向链路124可与反向链路126使用不同的频带。
再例如，在时分双工(timedivisionduplex，tdd)系统和全双工系统中，前向链路118和反向链路120可使用共同频带，前向链路124和反向链路126可使用共同频带。
被设计用于通信的每个天线(或者由多个天线组成的天线组)和/或区域称为网络设备102的扇区。例如，可将天线组设计为与网络设备102覆盖区域的扇区中的终端设备通信。在网络设备102通过前向链路118和124分别与终端设备116和122进行通信的过程中，网络设备102的发射天线可利用波束成形来改善前向链路118和124的信噪比。此外，与网络设备通过单个天线向它所有的终端设备发送信号的方式相比，在网络设备102利用波束成形向相关覆盖区域中随机分散的终端设备116和122发送信号时，相邻小区中的移动设备会受到较少的干扰。
在给定时间，网络设备102、终端设备116或终端设备122可以是无线通信发送网络设备和/或无线通信接收网络设备。当发送数据时，无线通信发送网络设备可对数据进行编码以用于传输。具体地，无线通信发送网络设备可获取(例如生成、从其它通信网络设备接收、或在存储器中保存等)要通过信道发送至无线通信接收网络设备的一定数目标数据比特。这种数据比特可包含在数据的传输块(或多个传输块)中，传输块可被分段以产生多个码块。
此外，该通信系统100可以是公共陆地移动网络(publiclandmobilenetwork，plmn)或者其他网络，图1只是举例的简化示意图，网络中还可以包括其他网络设备，图1中未予以画出。
可选地，在本申请中，该网络设备可以是与终端设备进行通信的设备，例如，基站或基站控制器等。每个网络设备可以为特定的地理区域提供通信覆盖，并且可以与位于该覆盖区域(小区)内的终端设备(例如ue)进行通信，网络设备可以支持不同制式的通信协议，或者可以支持不同的通信模式。例如，该网络设备可以是gsm系统或cdma系统中的基站(basetransceiverstation，bts)，也可以是wcdma系统中的基站(nodeb，nb)，还可以是lte系统中的演进型基站(evolutionalnodeb，enb或enodeb)，或者是云无线接入网络(cloudradioaccessnetwork，cran)中的无线控制器，或者该网络设备可以为未来5g网络中的网络设备或者未来演进的公共陆地移动网络(publiclandmobilenetwork，plmn)中的网络设备等。
此外，本申请的各个方面或特征可以实现成方法、装置或使用标准编程和/或工程技术的制品。本申请中使用的术语“制品”涵盖可从任何计算机可读器件、载体或介质访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可以包括，但不限于：磁存储器件(例如，硬盘、软盘或磁带等)，光盘(例如，压缩盘(compactdisc，cd)、数字通用盘(digitalversatiledisc，dvd)等)，智能卡和闪存器件(例如，可擦写可编程只读存储器(erasableprogrammableread-onlymemory，eprom)、卡、棒或钥匙驱动器等)。另外，本申请中描述的各种存储介质可代表用于存储信息的一个或多个设备和/或其它机器可读介质。术语“机器可读介质”可包括但不限于，能够存储、包含和/或承载指令和/或数据的各种介质。
为了更好地理解本申请，以下将结合图2-图7，以与图1的系统相同或相似的系统为例对本申请进行说明。
图2是根据本申请的一种模数混合赋形的网络设备200的示意性框图。如图2所示，该网络设备200包括：
基带信号处理单元210，n个射频链路单元220，n个模拟波束赋形单元230和控制器240，
其中，该n个射频链路单元220与该n个模拟波束赋形单元230一一对应连接，该n个模拟波束赋形单元230中的每个模拟波束赋形单元与m个天线连接；
该控制器240根据第一模拟波束赋形矩阵中与该每个模拟波束赋形单元对应的每个元素，控制该每个模拟波束赋形单元对该模拟信号进行正相或反相调整，
其中，该第一模拟波束赋形矩阵包括m行和n列，该m行与该m个天线一一对应，该n列与该n个模拟波束赋形单元一一对应，该模拟波束赋形矩阵的每个元素取值为第一数值或第二数值，该第一数值不等于该第二数值，该元素取值为第一数值时，该元素对应的模拟波束赋形单元对该模拟信号进行的调整为正相调整，在该元素取值为第二数值时，该元素对应的模拟波束赋形单元对该模拟信号进行的调整为反相调整；
该每个模拟波束赋形单元将进行正相或反相调整后的模拟信号输入到与该每个模拟波束赋形单元对应的天线，用于该网络设备向该终端设备发送该模拟信号。
因此，根据本申请中的模数混合波束赋形的网络设备，该控制器控制该模拟波束赋形单元对该模拟信号只进行正相或反相的相位调整，减小了该模拟波束赋形单元的能耗，进而降低了该模数混和波束赋形网络设备的能耗与成本。
可选地，该模拟波束赋形单元包括1比特移相器。
具体而言，如图3所示，图3为基于1比特移相器的混合波束赋形结构，图中的模拟波束赋形单元为1比特移相器其系统模型可以表示为式(1)
其中y为q×1的接收信号向量，q为接收天线数量，ρ为发射端平均发射功率，h为q×m的毫米波大规模mimo信道矩阵，m为发射天线数量，frf为m×n的高维模拟波束赋型矩阵，n为射频链路数量，fbb为n×ns的低维数字波束赋型矩阵，ns为传输的数据流数，s为ns×1的发送信号向量，这里我们有m>>n≥ns，n为q×1的噪声向量，其能量为σ2。该结构的frf的每一个元素具有相同的归一化幅度
其中目标函数
此时，通过根据1比特移相器对该发射信号进行模拟波束赋形，因为移相器的分辨率越高，成本和能耗就越高，使用1比特移相器，降低移相器的分辨率，进而降低了该模数混和波束赋形网络设备的能耗与成本。
可选地，该模拟波束赋形单元包括第一支路和第二支路，该第一支路上包括第一开关，该第二支路包括第二开关和反相器，其中，该第一开关闭合时，该模拟波束赋形单元对该模拟信号进行的调整为正相调整，该第二开关闭合时，该模拟波束赋形单元对该模拟信号进行的调整为反相调整。
具体而言，如图4所示，图4为基于开关和反相器的混合波束赋形结构，该基于开关和反相器的混合波束赋形结构与该基于1比特移相器的混合波束赋形结构相似，不同的是该混合波束赋形结构的模拟波束赋形单元为开关和反相器，该开关和反相器用于实现对信号进行正相或反相的模拟波束赋形，该基于开关和反相器的混合波束赋形结构的系统模型也可以表示为式(1)，该基于开关和反相器的混合波束赋形结构的frf和fbb的联合优化问题也可以表示为式(2)。
此时，该模拟波束赋形单元通过开关和反相器替代一比特移相器对该发射信号进行模拟波束赋形,取消了移相器，采用了开关和反相器这一低能耗低成本的等效硬件电路，从而降低了该模数混和波束赋形网络设备的能耗与成本。
可选地，该控制器根据交互熵最大化准则，对模拟波束赋形矩阵的初始概率分布以迭代的方式进行h次更新；
根据该初始概率分布下的多个模拟波束赋形矩阵和该多个模拟波束赋形矩阵中每个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，以及h次更新后的概率分布下的多个模拟波束赋形矩阵和该多个模拟波束赋形矩阵中每个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，确定该第一模拟波束赋形矩阵和该第一数字波束赋形矩阵。
具体而言，由于
应理解，该模拟波束赋形矩阵的初始概率分布p(t)＝0.5×1m×n仅用于一种举例，并不对该模拟波束赋形矩阵的初始概率分布构成任何限定，该模拟波束赋形矩阵的初始概率分布还可以为其他的概率分布。
根据该模拟波束赋形矩阵的初始概率分布p(t)随机产生k个可能的模拟波束赋型矩阵
根据交互熵最大化准则，对模拟波束赋形矩阵的初始概率分布以迭代的方式进行h次更新得到h次更新后的概率分布下的多个模拟波束赋形矩阵和该多个模拟波束赋形矩阵中每个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，从该初始概率分布下的多个模拟波束赋形矩阵和该多个模拟波束赋形矩阵中每个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，以及h次更新后的概率分布下的多个模拟波束赋形矩阵和该多个模拟波束赋形矩阵中每个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵中，确定该第一模拟波束赋形矩阵和该第一数字波束赋形矩阵。
可选地，该控制器根据第t-1次更新后的概率分布，产生多个模拟波束赋形矩阵，其中，t为正整数，t小于等于h；根据该多个模拟波束赋形矩阵中的每一个模拟波束赋形矩阵，确定该每一个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵；根据该多个模拟波束赋形矩阵和该多个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，计算多个可达和速率；从该多个可达和速率中，选择第一可达和速率；以该第一可达和速率为参数，根据该交互熵最大化准则，对t-1次后的概率分布进行更新，得到第t次的概率分布；根据该初始概率分布下的多个可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵和数字波束赋形矩阵，以及h次更新后的概率分布下的多个可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵和数字波束赋形矩阵，确定该第一模拟波束赋形矩阵和该第一数字波束赋形矩阵。
具体而言，该控制器根据第t-1次更新后的概率分布，其中，t为正整数，t小于等于h。随机产生k个模拟波束赋形矩阵，并根据每一个frf,k求得对应的数字预编码矩阵fbb,k，并根据式(3)计算相应的可达速率。从该k个可达和速率中，选择第一可达和速率；以该第一可达和速率为参数，根据该交互熵最大化准则，对t-1次后的概率分布进行更新，得到第t次的概率分布。当更新次数为h后，停止更新该模拟波束赋形矩阵的概率分布，根据该初始概率分布下的多个可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵和数字波束赋形矩阵，以及h次更新后的概率分布下的多个可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵和数字波束赋形矩阵，确定该第一模拟波束赋形矩阵和该第一数字波束赋形矩阵。
可选地，根据式(4)求得每一个frf,k对应的数字预编码矩阵
fbb,k＝v(:,1:ns)(4)
其中，v为等效信道矩阵hfrf,k的右奇异矩阵，v(:,1:ns)表示v的前ns列所组成子矩阵。
可选地，该控制器将第t-1次迭代中的多个可达和速率按可达和速率的数值排列；根据第一阈值，确定该多个可达和速率中的第一可达和速率，该第一阈值为第一可达和速率的个数；根据第t-1次迭代中的第一可达和速率，由式(5)更新该模拟波束赋形矩阵的概率分布p(t)，
其中，所述公式为基于交互熵最大准则的模拟波束赋形矩阵的概率更新公式，k为第一可达和速率的个数，η(t)＝r(fre,[k])为第一可达和速率阈值，frf,k为第k个第一可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵，i表示第i根天线，j表示第j个射频链路，i{a}表示事件函数，当a发生时，i{a}＝1，否则为0，a表示r(frf,k)≥η(t-1)。
具体而言，该控制器将t-1次迭代中的多个可达和速率按可达和速率的数值排列，可以升序排列也可以降序排列，根据第一可达和速率的个数，从t-1次迭代中的按序排列的多个可达和速率中，从大往小依次选择第一可达和速率，选择的第一可达和速率的个数等于第一可达和速率的个数。根据第t-1次迭代中的第一可达和速率，由式(5)更新该模拟波束赋形矩阵的概率分布，得到第t次的概率分布。
应理解，从t-1次迭代中的按序排列的多个可达和速率中，从大往小依次选择第一可达和速率，选择的第一可达和速率的个数也可以大于或小于设定的第一可达和速率的个数。
可选地，该控制器根据该初始概率分布下的多个可达和速率与该h次更新后的概率分布下的多个可达和速率，确定最大的可达和速率；将最大的可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵为该第一模拟波束赋形矩阵；将该最大的可达和速率对应的数字波束赋形矩阵为该第一数字波束赋形矩阵。
因此，根据本申请中的模数混合波束赋形的网络设备，根据1比特移相器对该发射信号进行模拟波束赋形或通过开关和反相器对该发射信号模拟波束赋形，通过降低移相器的分辨率或采用低成本低能耗的硬件电路，降低了该模数混和波束赋形网络设备的能耗与成本。
图5是根据本申请的一种模数混合赋形的方法300的示意性流程图。如图5所示，该方法300包括以下内容。
在310中，根据交互熵最大化准则，对模拟波束赋形矩阵的初始概率分布以迭代的方式进行h次更新，
在320中，根据所述初始概率分布下的多个模拟波束赋形矩阵和所述多个模拟波束赋形矩阵中每个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，以及h次更新后的概率分布下的多个模拟波束赋形矩阵和所述多个模拟波束赋形矩阵中每个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，确定所述第一模拟波束赋形矩阵和所述第一数字波束赋形矩阵，
其中，所述多个模拟波束赋形矩阵包括m行和n列，所述m行与m个天线一一对应，所述n列与n个模拟波束赋形单元一一对应，n个射频链路单元与所述n个模拟波束赋形单元一一对应连接，所述n个模拟波束赋形单元中的每个模拟波束赋形单元与m个天线连接；
在330中，将所述第一数字波束赋形矩阵输入至基带信号处理单元，用于所述基带信号处理单元根据所述第一数字波束赋形矩阵对发射信号进行数字波束赋形得到n路数字波束赋形后的信号；
在340中，根据所述第一模拟波束赋形矩阵中与所述每个模拟波束赋形单元对应的每个元素，控制所述每个模拟波束赋形单元对所述模拟信号进行相位调整，以得到用于输入到与所述每个元素对应的天线的信号。
因此，根据本申请中的模数混合波束赋形的，该控制器控制该模拟波束赋形单元对该模拟信号只进行正相或反相的相位调整，减小了该模拟波束赋形单元的能耗，进而降低了该模数混和波束赋形网络设备的能耗与成本。
可选地，该根据交互熵最大准则，对模拟波束赋形矩阵的初始概率分布以迭代的方式进行h次更新，包括：
根据第t-1次更新后的概率分布，产生多个模拟波束赋形矩阵，其中，t为正整数，t小于等于h；
根据该多个模拟波束赋形矩阵中的每一个模拟波束赋形矩阵，确定该每一个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵；
根据该多个模拟波束赋形矩阵和该多个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，计算多个可达和速率；
从该多个可达和速率中，选择第一可达和速率；
以该第一可达和速率为参数，根据该交互熵最大化准则，对t-1次后的概率分布进行更新，得到第t次的概率分布；
根据该初始概率分布下的多个模拟波束赋形矩阵和该多个模拟波束赋形矩阵中每个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，以及h次更新后的概率分布下的多个模拟波束赋形矩阵和该多个模拟波束赋形矩阵中每个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，确定该第一模拟波束赋形矩阵和该第一数字波束赋形矩阵，包括：
根据该初始概率分布下的多个可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵和数字波束赋形矩阵，以及h次更新后的概率分布下的多个可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵和数字波束赋形矩阵，确定该第一模拟波束赋形矩阵和该第一数字波束赋形矩阵。
可选地，该从该多个可达和速率中，选择第一可达和速率，包括：
将第t-1次迭代中的多个可达和速率按可达和速率的数值排列；
根据第一阈值，确定该多个可达和速率中的第一可达和速率，该第一阈值为第一可达和速率的个数；
根据第t-1次迭代中的第一可达和速率，由式(5)更新该模拟波束赋形矩阵的概率分布p(t)。
可选地，根据该初始概率分布下的多个可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵和数字波束赋形矩阵，以及n次更新后的概率分布下的多个可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵和数字波束赋形矩阵，确定该第一模拟波束赋形矩阵和该第一数字波束赋形矩阵，包括：
根据该初始概率分布下的多个可达和速率与该h次更新后的概率分布下的多个可达和速率，确定最大的可达和速率；
将最大的可达和速率对应的模拟波束赋形矩阵为该第一模拟波束赋形矩阵；
将该最大的可达和速率对应的数字波束赋形矩阵为该第一数字波束赋形矩阵。
可选地，该模拟波束赋形单元包括一比特移相器，该模拟波束赋形矩阵的每个元素取值为第一数值或第二数值，该第一数值不等于该第二数值，其特征在于，该根据该第一模拟波束赋形矩阵中与该每个模拟波束赋形单元对应的每个元素，控制该每个模拟波束赋形单元对该模拟信号进行相位调整，包括：
当该第一模拟波束赋形矩阵中的元素为第一数值时，将该元素对应的第i根天线的第j个射频链路的该模拟信号进行正相调整；或
当该第一模拟波束赋形矩阵中的元素为第二数值时，将该元素对应的第i根天线的第j个射频链路的该模拟信号进行反相调整。
可选地，该模拟波束赋形单元包括第一支路和第二支路，该第一支路上包括第一开关，该第二支路包括第二开关和反相器，该模拟波束赋形矩阵的每个元素取值为第一数值或第二数值，该第一数值不等于该第二数值，其特征在于，该根据该第一模拟波束赋形矩阵中与该每个模拟波束赋形单元对应的每个元素，控制该每个模拟波束赋形单元对该模拟信号进行相位调整，包括：
当该第一模拟波束赋形矩阵中的元素为第一数值时，将该元素对应的第i根天线的第j个射频链路的第一支路的开关闭合，用于对该模拟信号进行的调整为正相调整，该第一数值表示对该模拟信号进行正相调整；或
当该第一模拟波束赋形矩阵中的元素为第二数值时，将该元素对应的第i根天线的第j个射频链路的第二支路的开关闭合，用于对该模拟信号进行的调整为反相调整，该第二数值表示对该模拟信号进行反相调整。
图6是根据本申请的一种模数混合赋形的控制器400的示意性框图。如图6所示，该网络设备400包括：
更新模块410，用于根据交互熵最大化准则，对模拟波束赋形矩阵的初始概率分布以迭代的方式进行h次更新，
确定模块420，根据所述初始概率分布下的多个模拟波束赋形矩阵和所述多个模拟波束赋形矩阵中每个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，以及h次更新后的概率分布下的多个模拟波束赋形矩阵和所述多个模拟波束赋形矩阵中每个模拟波束赋形矩阵对应的数字波束赋形矩阵，确定所述第一模拟波束赋形矩阵和所述第一数字波束赋形矩阵，
其中，所述多个模拟波束赋形矩阵包括m行和n列，所述m行与m个天线一一对应，所述n列与n个模拟波束赋形单元一一对应，n个射频链路单元与所述n个模拟波束赋形单元一一对应连接，所述n个模拟波束赋形单元中的每个模拟波束赋形单元与m个天线连接；
发送模块430，用于将所述第一数字波束赋形矩阵输入至基带信号处理单元，用于所述基带信号处理单元根据所述第一数字波束赋形矩阵对发射信号进行数字波束赋形得到n路数字波束赋形后的信号；
控制模块440，用于根据所述第一模拟波束赋形矩阵中与所述每个模拟波束赋形单元对应的每个元素，控制所述每个模拟波束赋形单元对所述模拟信号进行相位调整，以得到用于输入到与所述每个元素对应的天线的信号。
可选地，所述更新模块410、所述确定模块420、所述发送模块430和所述控制模块440用于执行本申请中的一种模数混合赋形的方法300的各个操作，为了简洁，在此不再赘述。
图7示出了本申请提供的模数混合波束赋形控制器500的示意性框图，该模数混合波束赋形网络设备500包括：
存储器510，用于存储程序，该程序包括代码；
处理器520，用于执行存储器510中的程序代码。
可选地，当该代码被执行时，该处理器520可以实现方法300中控制器执行的各个操作。为了简洁，在此不再赘述。
应理解，在本申请实施例中，该处理器520可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，该处理器520还可以是其他通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现成可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
该存储器510可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器520提供指令和数据。存储器510的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器510还可以存储设备类型的信息。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。