一种通信下行波束赋形方法与流程

技术特征：
1.一种通信下行波束赋形方法，其特征在于，包含以下步骤：信道状态估计和系统天线配置信息获取，得到第一与第二无线系统间信道矩阵g0，第一无线系统通信基站发射天线个数n
t
，第一无线系统通信用户总数k，第一无线系统基站与通信用户之间的信道矩阵第一无线系统第k个通信用户的接收天线总数n
rk
，第二无线系统接收天线总数m
r
，第二无线系统发射天线总数m
t
，k第一无线系统的通信用户序号，1≤k≤k；根据g0对每个通信用户计算对应的等效信道矩阵，再对所述等效信道矩阵中进行奇异值分解，根据通信需求选取主导子信道选择矩阵，再计算每个通信用户的主导子信道矩阵；对所述主导子信道矩阵计算零空间矩阵得到中间零空间矩阵；针对第一无线系统的每一通信用户，根据所述中间零空间矩阵，计算通信传输矢量矩阵；根据第一无线系统的最优功率分配矩阵和所述通信传输矢量矩阵，确定最优波束赋形矩阵。2.如权利要求1所述的通信下行波束赋形方法，其特征在于，所述第一无线系统的通信用户总数满足k≤n
t-m
r
。3.如权利要求1所述的通信下行波束赋形方法，其特征在于，所述计算每个通信用户的主导子信道矩阵的步骤，进一步包含：对g0进行奇异值分解，后n
t-l0个右奇异值向量确定为所述第一无线系统与第二无线系统间信道的零空间矩阵，其中l0为矩阵g0的秩；对每一个通信用户计算等效信道矩阵：其中，为第k个通信用户对应的所述等效信道矩阵，为所述第一无线系统与第二无线系统间信道的零空间矩阵；对所述等效信道矩阵进行奇异值分解，根据通信需求设定拟选择的通信用户的主导子信道数目m
k
，将奇异值分解矩阵的前m
k
列确定为所述主导子信道选择矩阵；根据所述主导子信道选择矩阵和等效信道矩阵，计算所述主导子信道矩阵：其中，为第k个通信用户的所述主导子信道矩阵，m
k
为第k个通信用户的所述主导子信道选择矩阵。4.如权利要求1所述的通信下行波束赋形方法，其特征在于，所述计算通信传输矢量矩阵的步骤进一步包含：对第一无线系统的每一个通信用户，根据所述中间零空间矩阵，计算通信主导子信道的等效信道矩阵：其中，为第k个通信用户的所述通信主导子信道的等效信道矩阵，h
k
为第一无线系统基站与第k个通信用户之间的信道矩阵，为所述中间零空间矩阵；
对矩阵进行奇异值分解，得到第一右奇异值向量：其中，是第一酉矩阵，与维度相同，是的第一对角阵，为由前个右奇异值组成的所述第一右奇异值向量和，为由后个右奇异值值组成的第二右奇异值向量，为矩阵的秩；根据所述第一右奇异值向量和中间零空间矩阵，计算所述通信传输矢量矩阵：其中，r为所述通信传输矢量矩阵。5.如权利要求1所述的通信下行波束赋形方法，其特征在于，若所述第一无线系统的通信用户总数满足第一预设条件，所述方法还包含：在所有通信用户组成的集合中，获得一个提供最大和速率的用户子集，满足k
*
≤n
t-m
r
，对所述用户子集进行信道状态估计和系统天线配置信息获取用以计算通信传输矢量矩阵，其中，k
*
为所述用户子集包含的通信用户总数。6.如权利要求1所述的通信下行波束赋形方法，其特征在于，若所述第一无线系统的通信用户总数满足第二预设条件，所述方法还包含：对每一通信用户构造信道中间矩阵和计算对应的第一中间零空间矩阵，用所述第一中间零空间矩阵代替所述中间零空间矩阵，计算最终的通信传输矢量矩阵。7.如权利要求1所述的通信下行波束赋形方法，其特征在于，所述第一无线系统为通信系统，所述第二无线系统为mimo雷达系统。8.如权利要求5所述的通信下行波束赋形方法，其特征在于，所述第一预设条件为：k>n
t-m
r
。9.如权利要求6所述的通信下行波束赋形方法，其特征在于，所述第二预设条件为：10.如权利要求6所述的通信下行波束赋形方法，其特征在于，所述信道中间矩阵由第一与第二无线系统间信道矩阵g0和第一无线系统基站与通信用户之间的信道矩阵组成：其中，是第k个通信用户的所述信道中间矩阵。

技术总结
本发明公开一种通信下行波束赋形方法，解决现有方法不适应通信系统间频谱共存的问题。所述方法包含：信道状态估计和系统天线配置信息获取；第一无线系统与第二无线系统间信道的零空间矩阵和每个通信用户的主导子信道矩阵；对所述主导子信道矩阵，计算中间零空间矩阵；针对第一无线系统的每一通信用户，根据所述中间零空间矩阵，计算通信主导子信道的等效信道矩阵，进行奇异值分解后，计算通信传输矢量矩阵；根据第一无线系统的最优功率分配矩阵和所述通信传输矢量矩阵，确定最优波束赋形矩阵。本发明能够根据通信用户数目多寡和业务需求，灵活选择使用不同的波束赋形方法，计算复杂度低，能够简化发射机和接收器结构，具有较高的工程应用价值。工程应用价值。工程应用价值。


技术研发人员：韩凯峰 闫志宇 江甲沫 沈霞 焦慧颖 杜滢
受保护的技术使用者：中国信息通信研究院
技术研发日：2021.10.25
技术公布日：2022/2/24