[發(fā)明專利]一種基于移動目標DOA的零陷擴展3D-MIMO波束賦形方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710556742.6
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107181519B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡欣;李博;王衛(wèi)東;劉帥軍;崔高峰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文利

1.一種基于移動目標DOA的零陷擴展3D-MIMO波束賦形方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟一、針對通信的基站與某移動終端，在xy平面上構(gòu)造M×N個陣元的天線陣；

選取水平地面作為x軸，且x軸上設(shè)有M個陣元，與x軸垂直的水平地面為y軸，且y軸上設(shè)有N個陣元；

步驟二、分別計算天線陣中每個陣因子的權(quán)值；

第m-n的陣因子權(quán)重w_mn計算如下：

w_mn＝a_m·b_n

a_m指第m-n的陣因子在x軸方向的權(quán)值；b_n指第m-n的陣因子在y軸方向的權(quán)值；

步驟三、根據(jù)目標移動終端與干擾移動終端的位置，分別確定各終端與基站之間的DOA信息；

目標移動終端和基站之間的DOA設(shè)為干擾移動終端和基站之間的DOA設(shè)為由于終端的移動性產(chǎn)生的角度估計偏差設(shè)為所有DOA角度均以x軸為角的起始邊；表示陣列天線的水平方位角，θ表示垂直方向仰角；

步驟四、根據(jù)各終端與基站之間的DOA信息，重新調(diào)整每個陣因子的權(quán)值；

具體實現(xiàn)步驟如下：

步驟401、將M×N個陣元中每行陣因子在水平方向的值A(chǔ)F_x和每列陣因子在垂直方向的值A(chǔ)F_y，利用方向圖乘積原理得到每個陣因子AF的表達式；

其中，d_x為x軸上相鄰兩個陣因子之間的間距，d_y為y軸上相鄰兩個陣因子之間的間距；k為調(diào)整系數(shù)，取正整數(shù)；β_x表示水平方向上的相位延遲，β_y表示垂直方向上的相位延遲，(θ,φ)為各終端和基站之間的角度值；

步驟402、帶入各終端與基站之間的DOA信息，將目標移動終端對應的陣因子表達式的值設(shè)為1，將干擾移動終端對應的陣因子表達式的值設(shè)為0；

結(jié)果如下：

步驟403、根據(jù)各個陣因子表達式的值，利用每行陣因子在水平方向的值A(chǔ)F_x計算水平方向的權(quán)重W_x；

步驟404、根據(jù)各個陣因子表達式的值，利用每列陣因子在垂直方向的值A(chǔ)F_y計算垂直方向的權(quán)重W_y；

步驟405、利用水平方向的權(quán)重W_x和垂直方向的權(quán)重W_y計算陣天線的權(quán)重矩陣W，進一步得到每個陣因子調(diào)整后的權(quán)值；

W＝W_x(W_y)^Τ＝(w_mn)_M×N

步驟五、運用調(diào)整后每個陣因子的權(quán)值，通過對期望方向和非期望方向周圍的角度區(qū)域施加約束，在非期望方向上進行零陷擴展，同時在期望方向上無失真。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于移動目標DOA的零陷擴展3D-MIMO波束賦形方法，其特征在于，所述的步驟403具體如下：

首先，根據(jù)每行陣因子在水平方向的值A(chǔ)F_x公式，計算出權(quán)重W_x的表達式；

其中，W_x＝[a₁ a₂…a_M]^T；

然后，在期望方向上，根據(jù)目標移動終端對應的陣因子表達式的值為1，得到：

在非期望方向上，根據(jù)干擾移動終端對應的陣因子表達式的值為0，得到：

最后，對權(quán)重W_x表達式進行求解；

設(shè)B＝[1 0…0]^Τ，上式化簡為AW_x＝B；

W_x＝A^-1B，A是M×M的可逆矩陣；W_x＝pinv(A)*B，pinv(A)是Moore-Penrose廣義逆。