一种波束成形方法及基站的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种波束成形方法及基站。
【背景技术】
[0002] 波束成形是一种将无线信号进行方向性传输的数字处理技术，其基本思想是将多 用户信号进行线性预编码，以使得每一个用户的信号尽量只向该用户的方向传送而且避免 干扰其他用户。
[0003] 目前传统的波束成形方法为ZF (zero-forcing，迫零法），ZF的基本思想就是要完 全消除多用户干扰，让每一个UE(User Equipment，用户设备）只接收到该UE的有用信号及 噪声；从数学上来说，ZF就是让波束成形矩阵等于信道矩阵的伪逆矩阵。然而，从最大化系 统容量的角度考虑，试图完全消除多用户干扰是不必须的，甚至是有害的，因为完全消除多 用户干扰的代价就是每个用户的有用信号变小，因此，ZF并不能给予很高的系统容量。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例提供了一种波束成形方法及基站，可以优化波束成形矩阵，以最大 化系统容量。
[0005] 本发明实施例的第一方面提供一种FDD系统的波束成形方法，包括：
[0006] 基站获取第一信道信息；
[0007] 所述基站根据所述第一信道信息确定所述UE的信号与干扰加噪声比SINR ;
[0008] 当所述SINR满足预设条件时，所述基站利用第一最优化问题确定波束成形矩阵， 其中，所述第一最优化问题的目标函数为根据所述SINR确定的系统容量，所述第一最优化 问题的约束函数为系统总发射功率的约束条件；
[0009] 所述基站根据所述波束成形矩阵进行波束成形。
[0010] 结合本发明实施例的第一方面，在本发明实施例的第一方面的第一种实现方式 中，所述基站利用第一最优化问题确定波束成形矩阵包括：
[0011] 所述基站利用以下第一最优化问题确定波束成形矩阵：
的第4个数据流的优先级，表示第k个UE的第4个数据流的数据速率， 且
为第k个UE的第dk个数据流的SINR ;
为系统总发射功率的约束条件，表示系统总发射功率不大于某一预设的Ρ τ， 其中，vK表示第k个UE的第dk个数据流的波束成形矩阵。
[0014] 结合本发明实施例的第一方面的第一种实现方式，在本发明实施例的第一方面的 第二种实现方式中，所述基站利用以下第一最优化问题确定波束成形矩阵包括：
[0015] 所述基站创建所述第一最优化问题；
[0016] 所述基站对所述第一最优化问题中的&.<4执行对数函数的共辄函数变形，并获 取第一变量的最优解，其中，所述第一变量为执行对数函数的共辄函数变形中新引入的变 量；
[0017] 所述基站对经执行对数函数的共辄函数变形后的焉A执行二次函数的共辄函数 变形，得到第二最优化问题，并获取第二变量的最优解，其中，所述第二变量为执行二数函 数的共辄函数变形中新引入的变量；
[0018] 所述基站利用所述第二最优化问题、第一变量的最优解以及第二变量的最优解确 定波束成形矩阵。
[0019] 结合本发明实施例的第一方面的第二种实现方式，在本发明实施例的第一方面的 第三种实现方式中，所述基站利用所述第二最优化问题、第一变量的最优解以及第二变量 的最优解确定波束成形矩阵包括：
[0020] 所述基站将所述第二最优化问题中的第二变量分解为第一子变量和第二子变量 的乘积，得到第三优化问题；
[0021] 所述基站利用所述第三优化问题、第一变量的最优解以及第二变量的最优解确定 波束成形矩阵。
[0022] 结合本发明实施例的第一方面、第一方面的第一种至第三种实现方式，在本发明 实施例的第一方面的第四种实现方式中，
[0023] 所述第一信道信息为第二信道信息的右奇异向量，其中，所述第二信道信息为所 述UE对下行信道进行信道估计得到的信道信息；
[0024] 所述基站根据所述第一信道信息确定所述UE的SINR包括：
[0025] 所述基站将所述第二信道信息的左奇异向量作为线性接收机的滤波器，根据所述 第一信道信息确定所述UE的SINR。
[0026] 结合本发明实施例的第一方面的第四种实现方式，在本发明实施例的第一方面的 第五种实现方式中，
[0027] 所述基站获取第一信道信息包括：
[0028] 所述基站接收所述UE发送的第三信道信息，所述第三信道信息包括目标右奇异 向量、目标夹角信息以及奇异值；其中，所述UE对所述第二信道信息进行奇异值分解，得到 左奇异向量、右奇异向量以及所述奇异值，UE将所述右奇异向量量化成与所述右奇异向量 夹角最小的码字，得到所述目标右奇异向量，并计算对应量化过程中的量化误差的夹角信 息，得到所述目标夹角信息；
[0029] 所述基站利用信道的误差建模确定第一信道信息，其中，所述信道的误差建模构 建有第一信道信息、目标右奇异向量以及目标夹角信息之间的对应关系。
[0030] 结合本发明实施例的第一方面的第五种实现方式，在本发明实施例的第一方面的 第六种实现方式中，所述基站利用信道的误差建模确定第一信道信息包括：
[0031] 所述基站基于以下模型获取确定第一信道信息：
[0033] 其中，Piv4为第一信道信息，为目标右奇异向量，为目标夹角信息，
所在的子空间的正交补空间的一个规范正交基，
为一 个在维数为Nb-I的单位球面上均匀分布的随机向量。
[0034] 本发明实施例的第二方面提供一种基站，所述基站包括：
[0035] 获取单元，用于获取第一信道信息；
[0036] 第一确定单元，用于根据所述第一信道信息确定所述UE的信号与干扰加噪声比 SINR ；
[0037] 第二确定单元，用于根据当所述SINR满足预设条件时，利用第一最优化问题确定 波束成形矩阵，其中，所述第一最优化问题的目标函数为根据所述SINR确定的系统容量， 所述第一最优化问题的约束函数为系统总发射功率的约束条件；
[0038] 执行单元，用于根据所述波束成形矩阵进行波束成形。
[0039] 结合本发明实施例的第二方面，在本发明实施例的第二方面的第一种实现方式 中，
[0040] 所述第二确定单元，具体用于利用以下第一最优化问题确定波束成形矩阵：
其中，aWi表示第k个UE的第d k个数据 流的优先级，iiWi表示第k个UE的第dk个数据流的数据速率，且
其中，SINRw为第k个UE的第dk个数据流的SINR ;
为系统总发射功率的约束条件，表示系统总发射功率不大于某一预设的 Pt，其中，表示第k个UE的第dk个数据流的波束成形矩阵。
[0043] 结合本发明实施例的第二方面的第一种实现方式，在本发明实施例的第二方面的 第二种实现方式中，所述第二确定单元包括：
[0044] 创建模块，用于创建所述第一最优化问题；
[0045] 第一运算模块，用于对所述第一最优化问题中的执行对数函数的共辄函数变 形，并获取第一变量的最优解，其中，所述第一变量为执行对数函数的共辄函数变形中新引 入的变量；
[0046] 第二运算模块，用于对经执行对数函数的共辄函数变形后的爲.4执行二次函数的 共辄函数变形，得到第二最优化问题，并获取第二变量的最优解，其中，所述第二变量为执 行二数函数的共辄函数变形中新引入的变量；
[0047] 第一确定模块，用于利用所述第二最优化问题、第一变量的最优解以及第二变量 的最优解确定波束成形矩阵。
[0048] 结合本发明实施例的第二方面的第二种实现方式，在本发明实施例的第二方面的 第三种实现方式中，所述第一确定模块包括：
[0049] 运算子模块，将所述第二最优化问题中的第二变量分解为第一子变量和第二子变 量的乘积，得到第三优化问题；
[0050] 确定子模块，用于利用所述第三优化问题、第一变量的最优解以及第二变量的最 优解确定波束成形矩阵。
[0051] 结合本发明实施例的第二方面、第二方面的第一种至第三种实现方式，在本发明 实施例的第二方面的第四种实现方式中，
[0052] 所述第一信道信息为第二信道信息的右奇异向量，其中，所述第二信道信息为所 述UE对下行信道进行信道估计得到的信道信息；
[0053] 所述第一确定单元，具体用于将所述第二信道信息的左奇异向量作为线性接收机 的滤波器，根据所述第一信道信息确定所述UE的SINR。
[0054] 结合本发明实施例的第二方面的第四种实现方式，在本发明实施例的第二方面的 第五种实现方式中，所述获取单元包括：
[0055] 接收模块，用于接收所述UE发送的第三信道信息，所述第三信道信息包括目标右 奇异向量、目标夹角信息以及奇异值；其中，所述UE对所述第二信道信息进行奇异值分解， 得到左奇异向量、右奇异向量以及所述奇异值，UE将所述右奇异向量量化成与所述右奇异 向量夹角最小的码字，得到所述目标右奇异向量，并计算对应量化过程中的量化误差的夹 角信息，得到所述目标夹角信息；
[0056] 第二确定模块，用于利用信道的误差建模确定第一信道信息，其中，所述信道的误 差建模构建有第一信道信息、目标右奇异向量以及目标夹角信息之间的对应关系。
[0057] 结合本发明实施例的