技术特征：
1.一种波束赋形方法，其特征在于，包括：选定所需的数学模型，所述数学模型为以最小化天线阵列中接收阵元的总自干扰功率和已知发射角下发射波束的赋形增益损失为优化目标，以天线阵列中发射阵元的发射功率为约束条件建立的数学模型，所述数学模型包括恒定发射功率下的第一模型和可调发射功率下的第二模型；获取所选定的数学模型中涉及的模型参数值，利用所述模型参数值并运用多层级运筹优化方法求解数学模型，得到数学模型输出的最优权重值；根据所述最优权重值对发射波束进行波束赋形处理。2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述获取所选定的数学模型中涉及的模型参数值，包括：获取数学模型中优化目标所涉及的模型参数值，所述模型参数值包括：发射角对应的导向矢量值、接收阵元与发射阵元之间信道的耦合矢量值、期望最大增益值；获取数学模型中约束条件所涉及的接收阵元功率阈值。3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述利用所述模型参数值并运用多层级运筹优化技术求解数学模型，得到数学模型输出的最优权重值，包括：设置中间复变量，将选定的数学模型由非凸模型转换为半正定规划模型；计算所述半正定规划模型的解矩阵；计算所述解矩阵的秩，根据所述解矩阵的秩选择相应层级的运筹优化方法计算所述最优权重值。4.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述根据所述解矩阵的秩选择相应层级的运筹优化方法计算所述最优权重值，包括：若所述解矩阵的秩为1，选择第一层级运筹优化方法，利用矩阵谱分解法对所述解矩阵进行谱分解，得到所述最优权重值；若所述解矩阵的秩不为1，选择第二层级运筹优化方法，根据所述解矩阵计算出初始近似权重值，采用梯度投影方法对所述初始近似权重值进行优化，得到所述最优权重值。5.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述根据所述解矩阵计算出初始近似权重值，包括：若所述解矩阵的秩大于设定阈值，利用矩阵谱分解法对所述解矩阵进行谱分解，将谱分解得到的权重值作为初始近似权重值；若所述解矩阵的秩不大于设定阈值，采用随机方法得到所述初始近似权重值。6.如权利要求5所述方法，其特征在于，采用随机方法得到所述初始近似权重值，包括：生成均值为0的正态分布的复数随机向量，所述复数随机向量的协方差矩阵为由除去解矩阵中第一行与第一列元素构成的矩阵；根据所述复数随机向量得到所述初始近似权重值。7.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述采用梯度投影方法对所述初始近似权重值进行优化，得到所述最优权重值，包括：根据选定的数学模型的优化目标计算得到优化目标的梯度表达式；根据设定的投影算子对所述梯度表达式进行梯度投影，得到关于权重参数的梯度投影迭代表达式；
将所述初始近似权重值作为所述权重参数的初始值，对所述梯度投影迭代表达式进行迭代优化，并在每次迭代优化后，计算优化后的权重值对应的接收阵元总自干扰功率，在接收阵元总自干扰功率不大于功率阈值时，将所述优化后的权重值作为所述最优权重值，若在达到设定的迭代次数时，接收阵元自干扰功率仍然大于接收阵元功率阈值，结束迭代优化，并采用第三层级运筹优化方法，利用强制投影方法对初始近似权重值进行优化，得到所述最优权重值。8.如权利要求7所述方法，其特征在于，所述利用强制投影方法对初始近似权重值进行优化，得到所述最优权重值，包括：以接收阵元自干扰功率不大于接收阵元功率阈值为约束条件，以最小化权重参数与初始近似权重值的偏差为优化目标建立强制投影模型，所述强制投影模型为凸模型，且为二次约束二次规划模型；利用预设优化求解器求解所述强制投影模型，得到所述最优权重值。9.一种波束赋形装置，其特征在于，包括：模型选择单元，用于选定所需的数学模型，所述数学模型为以最小化天线阵列中接收阵元的总自干扰功率和已知发射角下发射波束的赋形增益损失为优化目标，以天线阵列中发射阵元的发射功率为约束条件建立的数学模型，所述数学模型包括恒定发射功率下的第一模型和可调发射功率下的第二模型；数值获取单元，用于获取所选定的数学模型中涉及的模型参数值；优化计算单元，用于利用所述模型参数值并运用多层级运筹优化方法求解数学模型，得到数学模型输出的最优权重值；波束赋形单元，用于根据所述最优权重值对发射波束进行波束赋形处理。10.一种天线系统，其特征在于，包括：天线阵列，利用发射阵元发射波束；存储器，存储计算机可执行指令；处理器，所述计算机可执行指令在被执行时，使所述处理器执行如权利要求1
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8任一项所述的方法，并将波束赋形处理后的波束发送给发射阵元进行发送。
技术总结
本申请公开了一种波束赋形方法、装置和天线系统。其中天线系统包括：天线阵列、存储器和处理器；波束赋形装置包括：模型选择单元、数值获取单元、优化计算单元和波束赋形单元；波束赋形方法包括：选定所需的数学模型；获取所选定的数学模型中涉及的模型参数值，利用模型参数值并运用多层级运筹优化方法求解数学模型，得到数学模型输出的最优权重值；根据最优权重值对发射波束进行波束赋形处理。本申请的技术方案运用多层级运筹优化方法计算最优权重值，使得发射阵元以最佳的波束赋形相位和功率进行波束发射，在保持原有远场波束赋形效果不发生大幅衰减的情况下，实现接收阵元总自干扰功率的大幅下降，并保证各个接收阵元的接收机不发生饱和。发生饱和。发生饱和。
技术研发人员：陈加锐 陈顺阳
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第三十六研究所
技术研发日：2021.04.29
技术公布日：2021/10/14