本发明实施例涉及通信的技术领域，尤其涉及一种获取波束增益的方法及装置。
背景技术：
多输入多输出(multi-inputmulti-output，mimo)技术是现有的通信系统中较常采用的一种增加系统容量的方法，基站端配置更多的天线会带来更大的性能增益，尤其是在目前研究较为热烈的massivemimo中。基站的天线数目可以达到128天线、256天线甚至更多，天线数目的增多会有更大的空间分辨率，可以更高精度的对准用户，但是其潜在的问题是需要在一个更大的搜索空间中去找到适合某一个ue的方向。
在时分双工(timedivisionduplex，tdd)系统中可以较好的利用上下行的互易性，基站端通过ue发送的上行导频信号可以较为精确的估计用户的信号方向，但是在天线数目和ue数目都较多的情况下，其搜索计算复杂度较高。
现有方案中较多采用的是逐角度遍历搜索的方式，在搜索过程中采用相关值最大的方法来找到最优波束的方向，这样计算量会非常大，且较为耗时。
技术实现要素：
本发明实施例的目的在于提出一种获取波束增益的方法及装置，旨在解决如何快速找到波束增益的峰值点的问题。
为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案：
第一方面，一种获取波束增益的方法，所述方法包括：
获取基站端的空间信道矩阵，并对所述空间信道矩阵进行重新排列；
对排列后的空间信道矩阵进行第一次傅里叶变换，对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵进行第二次傅里叶变换，所述第一次傅里叶变换用于获得垂直面内的不同角度获得的增益；所述第二次傅里叶变换用于获得水平面内的不同角度获得的增益；
对所述第二次傅里叶变换后的空间信道矩阵取梯度，空间增益极值点为梯度等于0的点。
优选地，所述对所述空间信道矩阵进行重新排列，包括：
对信道矩阵h数据进行重新排列，得到
其中，
优选地，所述对信道矩阵h数据进行重新排列，得到
正常的信道的维度为1*nvnh，重排按照天线的阵列大小，重排后的矩阵为nv×nh。
优选地，所述对排列后的空间信道矩阵进行第一次傅里叶变换，对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵进行第二次傅里叶变换，包括：
对排列后的空间信道矩阵的行进行第一次傅里叶变换，再对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵的列进行第二次傅里叶变换；或者，
对排列后的空间信道矩阵的列进行第一次傅里叶变换，再对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵的行进行第二次傅里叶变换。
优选地，所述对排列后的空间信道矩阵的行进行第一次傅里叶变换，包括：
对h1的行进行nfft1点的fft变换，
其中，函数fft(a，b，c)，a表示m*n的矩阵；b取值为‘row’，和‘col’两种，其中‘row’表示对矩阵a的行进行fft变换，‘col’表示对矩阵a的列进行fft变换；c表示fft点数；
nfft1表示对水平内的180度角度范围内的角度采样点数。
优选地，所述再对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵的列进行第二次傅里叶变换，包括：
对hp1的列进行nfft2点的fft变换，hp2＝fft(hp1，′col′，nfft2)∈cnfft1，nfft2；
其中，hp2为空间不同的角度对应的增益二维图，所述nfft2表示对垂直面内的180度角度范围内的角度采样点数。
优选地，所述对所述第二次傅里叶变换后的空间信道矩阵取梯度，空间增益极值点为梯度等于0的点，包括：
对hp2取梯度，找到
第二方面，一种获取波束增益的装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取基站端的空间信道矩阵；
排列模块，用于对所述空间信道矩阵进行重新排列；
变换模块，用于对排列后的空间信道矩阵进行第一次傅里叶变换，对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵进行第二次傅里叶变换，所述第一次傅里叶变换用于获得垂直面内的不同角度获得的增益；所述第二次傅里叶变换用于获得水平面内的不同角度获得的增益；
处理模块，用于对所述第二次傅里叶变换后的空间信道矩阵取梯度，空间增益极值点为梯度等于0的点。
优选地，所述排列模块，用于：
对信道矩阵h数据进行重新排列，得到
其中，
优选地，所述排列模块，还用于：
正常的信道的维度为1*nvnh，重排按照天线的阵列大小，重排后的矩阵为nv×nh。
优选地，所述变换模块，用于：
对排列后的空间信道矩阵的行进行第一次傅里叶变换，再对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵的列进行第二次傅里叶变换；或者，
对排列后的空间信道矩阵的列进行第一次傅里叶变换，再对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵的行进行第二次傅里叶变换。
优选地，所述变换模块，还用于：
对h1的行进行nfft1点的fft变换，
其中，函数fft(a，b，c)，a表示m*n的矩阵；b取值为‘row’，和‘col’两种，其中‘row’表示对矩阵a的行进行fft变换，‘col’表示对矩阵a的列进行fft变换；c表示fft点数；
nfft1表示对水平内的180度角度范围内的角度采样点数。
优选地，所述变换模块，还用于：
对hp1的列进行nfft2点的fft变换，hp2＝fft(hp1，′col′，nfft2′)∈cnfft1，nfft2；
其中，hp2为空间不同的角度对应的增益二维图，所述nfft2表示对垂直面内的180度角度范围内的角度采样点数。
优选地，所述处理模块，用于：
对hp2取梯度，找到
本发明实施例提供一种获取波束增益的方法及装置，获取基站端的空间信道矩阵，并对所述空间信道矩阵进行重新排列；对排列后的空间信道矩阵进行第一次傅里叶变换，对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵进行第二次傅里叶变换，所述第一次傅里叶变换用于获得垂直面内的不同角度获得的增益；所述第二次傅里叶变换用于获得水平面内的不同角度获得的增益；对所述第二次傅里叶变换后的空间信道矩阵取梯度，空间增益极值点为梯度等于0的点利用其相位的dft特性，可以采用fft运算的方式来加快波束搜索，通过两次fft运算来搜索空间不同波束所对应的增益，提升运算速度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种获取波束增益的方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种2d天线阵列的示意图；
图3是本发明实施例提供的一种获取波束增益的装置的功能模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。
参考图1，图1是本发明实施例提供的一种获取波束增益的方法的流程示意图。
如图1所示，所述获取波束增益的方法包括：
步骤101，获取基站端的空间信道矩阵，并对所述空间信道矩阵进行重新排列；
具体的，参考图2，图2是本发明实施例提供的一种2d天线阵列的示意图。
较为典型的2d天线阵列如下，天线阵列为nv×nh，nv为行数，nh为列数，dv为天线水平间距，dh为天线垂直间距。
天线阵列所需要对准的方向
可以看出，从天线阵列因子是有水平的相移和垂直的相移组合而成，以垂直维度为例，第m列的相移为：
第n行的相移为：
可以看出分别都有dft矩阵的形式，因此可以采用dft运算的方式来加快波束搜索。具体如下：
优选地，所述对所述空间信道矩阵进行重新排列，包括：
对信道矩阵h数据进行重新排列，得到
其中，
优选地，所述对信道矩阵h数据进行重新排列，得到
正常的信道的维度为1*nvnh，重排按照天线的阵列大小，重排后的矩阵为nv×nh。
步骤102，对排列后的空间信道矩阵进行第一次傅里叶变换，对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵进行第二次傅里叶变换，所述第一次傅里叶变换用于获得垂直面内的不同角度获得的增益；所述第二次傅里叶变换用于获得水平面内的不同角度获得的增益；
优选地，所述对排列后的空间信道矩阵进行第一次傅里叶变换，对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵进行第二次傅里叶变换，包括：
对排列后的空间信道矩阵的行进行第一次傅里叶变换，再对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵的列进行第二次傅里叶变换；或者，
对排列后的空间信道矩阵的列进行第一次傅里叶变换，再对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵的行进行第二次傅里叶变换。
优选地，所述对排列后的空间信道矩阵的行进行第一次傅里叶变换，包括：
对h1的行进行nfft1点的fft变换，
其中，函数fft(a，b，c)，a表示m*n的矩阵；b取值为‘row’，和‘col’两种，其中‘row’表示对矩阵a的行进行fft变换，‘col’表示对矩阵a的列进行fft变换；c表示fft点数；
nfft1表示对水平内的180度角度范围内的角度采样点数。
优选地，所述再对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵的列进行第二次傅里叶变换，包括：
对hp1的列进行nfft2点的fft变换，hp2＝fft(hp1，′col′，nfft2)∈cnfft1，nfft2；
其中，hp2为空间不同的角度对应的增益二维图，所述nfft2表示对垂直面内的180度角度范围内的角度采样点数。
步骤103，对所述第二次傅里叶变换后的空间信道矩阵取梯度，空间增益极值点为梯度等于0的点。
具体的，当完成两次fft运算之后的结果即为水平及垂直维度的各个采样角度上的波束增益，具有极大值的点即为波束增益较强的点，为了找到这些点可以对2d的矩阵进行梯度变换即可，即对应梯度为零的点。这些点所对应的方向即为所寻找的波束方向，同时利用dft的变换矩阵可以找到对应的预编码矢量(也就是相位旋转矢量)。
优选地，所述对所述第二次傅里叶变换后的空间信道矩阵取梯度，空间增益极值点为梯度等于0的点，包括：
对hp2取梯度，找到
具体的，假定基站端的天线配置为nv×nh，终端配置天线数目为1，测得其空间信道矩阵为
对信道矩阵h数据进行重新排列，得到
对h1的行进行nfft1点的fft变换，
对hp1的列进行nfft2点的fft变换，hp2＝fft(hp1，′col′，nfft2)∈cnfft1，nfft2hp2即为空间不同的角度对应的增益二维图；
对hp2取梯度，找到
显然，如果天线阵列为1d，则减少一次fft运算，梯度运算变为微分运算即可。
本发明实施例提供一种获取波束增益的方法，获取基站端的空间信道矩阵，并对所述空间信道矩阵进行重新排列；对排列后的空间信道矩阵进行第一次傅里叶变换，对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵进行第二次傅里叶变换，所述第一次傅里叶变换用于获得垂直面内的不同角度获得的增益；所述第二次傅里叶变换用于获得水平面内的不同角度获得的增益；对所述第二次傅里叶变换后的空间信道矩阵取梯度，空间增益极值点为梯度等于0的点利用其相位的dft特性，可以采用fft运算的方式来加快波束搜索，通过两次fft运算来搜索空间不同波束所对应的增益，提升运算速度。
参考图3，图3是本发明实施例提供的一种获取波束增益的装置的功能模块示意图。
如图3所示，所述获取波束增益的装置包括：
获取模块301，用于获取基站端的空间信道矩阵；
排列模块302，用于对所述空间信道矩阵进行重新排列；
优选地，所述排列模块302，用于：
对信道矩阵h数据进行重新排列，得到
其中，
优选地，所述排列模块302，还用于：
正常的信道的维度为1*nvnh，重排按照天线的阵列大小，重排后的矩阵为nv×nh。
变换模块303，用于对排列后的空间信道矩阵进行第一次傅里叶变换，对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵进行第二次傅里叶变换，所述第一次傅里叶变换用于获得垂直面内的不同角度获得的增益；所述第二次傅里叶变换用于获得水平面内的不同角度获得的增益；
优选地，所述变换模块303，用于：
对排列后的空间信道矩阵的行进行第一次傅里叶变换，再对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵的列进行第二次傅里叶变换；或者，
对排列后的空间信道矩阵的列进行第一次傅里叶变换，再对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵的行进行第二次傅里叶变换。
优选地，所述变换模块303，还用于：
对h1的行进行nfft1点的fft变换，
其中，函数fft(a，b，c)，a表示m*n的矩阵；b取值为‘row’，和‘col’两种，其中‘row’表示对矩阵a的行进行fft变换，‘col’表示对矩阵a的列进行fft变换；c表示fft点数；
nfft1表示对水平内的180度角度范围内的角度采样点数。
优选地，所述变换模块303，还用于：
对hp1的列进行nfft2点的fft变换，hp2＝fft(hp1，′col′，nfft2)∈cnfft1，nfft2；
其中，hp2为空间不同的角度对应的增益二维图，所述nfft2表示对垂直面内的180度角度范围内的角度采样点数。
处理模块304，用于对所述第二次傅里叶变换后的空间信道矩阵取梯度，空间增益极值点为梯度等于0的点。
优选地，所述处理模块304，用于：
对hp2取梯度，找到
本发明实施例提供一种获取波束增益的装置，获取基站端的空间信道矩阵，并对所述空间信道矩阵进行重新排列；对排列后的空间信道矩阵进行第一次傅里叶变换，对所述第一次傅里叶变换后的空间信道矩阵进行第二次傅里叶变换，所述第一次傅里叶变换用于获得垂直面内的不同角度获得的增益；所述第二次傅里叶变换用于获得水平面内的不同角度获得的增益；对所述第二次傅里叶变换后的空间信道矩阵取梯度，空间增益极值点为梯度等于0的点利用其相位的dft特性，可以采用fft运算的方式来加快波束搜索，通过两次fft运算来搜索空间不同波束所对应的增益，提升运算速度。
以上结合具体实施例描述了本发明实施例的技术原理。这些描述只是为了解释本发明实施例的原理，而不能以任何方式解释为对本发明实施例保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明实施例的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明实施例的保护范围之内。