[发明专利]一种用户数据的模拟波束赋形方法及装置

说明书

本发明实施例提供了一种用户数据的模拟波束赋形方法及装置，该模拟波束赋形方法包括：获取各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵；根据各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵建立模拟波束赋形的目标函数；根据目标函数，生成使各通信链路的最小信干噪比的和最大的模拟波束赋形权值向量；根据模拟波束赋形权值向量，对待发送的用户数据进行模拟波束赋形。本发明由于考虑了每条通信链路中信干噪比最小的上行链路或下行链路，保证了用户通信资源的公平性，对用户数据进行模拟波束赋形使用的模拟波束赋形权值向量能够使各通信链路的最小信干噪比的和最大，提高了临近空间高空平台通信的传输速率。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种用户数据的模拟波束赋形方法及装置。

背景技术

由于临近空间HAPS(High Altitude Platform Station，高空平台)一般由太阳能电池供电，且需要支持夜间飞行和持续服务，因此HAPS通信系统为功率受限系统，毫米波频段虽然为高速数据传输提供了充足的带宽，但是该频段的电磁波在空间传输中衰减严重，因此需要大规模天线阵列和波束赋形技术提供充足的赋形增益弥补高频通信带来的信号衰减。但是，如果在大规模天线阵列中应用传统的数字波束赋形技术，则需要大量的射频链(RF chain)实现基带加权处理，功耗高，不适用于功率受限的HAPS通信系统。因此，为了提供可靠的通信传输和提高HAPS通信的信道容量，需要提供一种适合的模拟波束赋形技术方案来满足毫米波临近空间通信的需求。

现有的模拟波束赋形方法基于码本和收发信机之间的信令交互完成权值确定，复杂度较低但是增加了信令开销，降低了通信系统的传输速率。因此，如何提高通信系统的传输速率成为亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例提出了一种用户数据的模拟波束赋形方法及装置，用以解决现有模拟波束赋形方法降低了通信系统的传输速率的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面，提供了一种用户数据的模拟波束赋形方法，该模拟波束赋形方法包括：获取各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵；根据所述各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵建立模拟波束赋形的目标函数；根据所述目标函数，生成使所述各通信链路的最小信干噪比的和最大的模拟波束赋形权值向量；根据所述模拟波束赋形权值向量，对待发送的用户数据进行模拟波束赋形。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述目标函数为：

其中，表示上行链路的信干噪比，表示下行链路的信干噪比，L表示用户对数或赋形波束个数，表示第l个赋形波束的模拟波束赋形权值向量，表示第l′个赋形波束的模拟波束赋形权值向量，表示第j个赋形波束的模拟波束赋形权值向量，h_u,l表示第l个赋形波束的上行信道矩阵，h_u,j表示第j个赋形波束的上行信道矩阵，h_d,l表示第l个赋形波束的下行信道矩阵，P_l′表示第l′个赋形波束的功率，P_j表示第j个赋形波束的功率，和分别表示上行链路和下行链路的噪声功率；

所述目标函数的第一约束条件为：

其中，P_l表示第l个赋形波束的功率，P_HAPS表示临近空间高空平台的最大功率，β表示用户接收机的干扰门限值，M表示临近空间高空平台的存储因子，N_t表示临近空间高空平台的天线数。