专利名称：一种基于波束赋形的递归平均处理方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及了一种基于波束赋形的递归平均处理方法和设备。
背景技术：
近年来移动通信的迅速发展以及其他无线应用的开发，使得无线频谱资源日趋紧张，要在此基础上进ー步提高系统容量，满足用户数量増加和新业务开展的需要，则需要提高系统的频谱利用率；基于此，波束赋形由于其明确指向性波束可以增加覆盖距离，改善信号质量，提高穿透建筑物的能力，而且能够增加小区边缘用户的呑吐量，从而得到了广泛的 应用。波束赋形的原理为使用天线阵，通过调整各天线单元上的加权系数在空间形成指向性波束；需要注意的是，天线阵的间距对波束指向的角度有较大影响，而在天线阵的间距大于O. 5倍波长时会出现角度模糊问题，即ー组加权系数在180度范围内会产生多个指向性波束，从而对应多个DOA (Direction Of Arrival,到达角)角度,并导致用于赋形的DOA角度在一段有效时间内递归平均处理时，不知道使用哪个DOA角度来參与递归平均处理的模糊问题。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题
现有技术中没有针对角度模糊情况的解决方案，当天线阵的间距大于O. 5倍波长时会出现角度模糊问题，且采用与天线阵间距小于O. 5倍波长时相同的DOA估计方式，使估计到的DOA角度在多个较大间隔的角度间波动(即在真实DOA角度和其模糊角度间波动)，多次递归平均后得到的DOA角度不准确，基于该DOA角度计算出来的加权系数不正确，直接影响波束赋形的增益。
发明内容
本发明实施例提供一种基于波束赋形的递归平均处理方法和设备，以利用合适的DOA角度參与递归平均处理,并获得较理想的波束赋形增益。为了达到上述目的，本发明实施例提供一种基于波束赋形的递归平均处理方法，包括
进行到达角DOA估计得到DOA角度X，并判断所述DOA角度X是否为能够直接參与递归平均处理的角度；
如果是，则利用所述DOA角度X进行递归平均处理；
如果否，则获得所述DOA角度X对应的模糊角度Y，并利用所述模糊角度Y进行递归平均处理。本发明实施例提供一种基于波束赋形的递归平均处理设备，包括
获得模块，用于进行到达角DOA估计得到DOA角度X ；
判断模块，用于判断所述DOA角度X是否为能够直接參与递归平均处理的角度；处理模块，用于当判断结果为是时，利用所述DOA角度X进行递归平均处理；
当判断结果为否吋，获得所述DOA角度X对应的模糊角度Y，并利用所述模糊角度Y进行递归平均处理。本发明实施例提供一种基于波束赋形的递归平均处理方法，预先将(O度-180度)范围内的角度划分为多个区间，且该方法包括
进行到达角DOA估计得到DOA角度X，并确定所述DOA角度X所在的区间；
利用所述DOA角度X以及所述区间内的其他DOA角度进行递归平均处理。本发明实施例提供一种基于波束赋形的递归平均处理设备，预先将(O度-180度)范围内的角度划分为多个区间，且该设备包括 获得模块，用于进行到达角DOA估计得到DOA角度X ；
确定模块，用于确定所述DOA角度X所在的区间；
处理模块，用于利用所述DOA角度X以及所述区间内的其他DOA角度进行递归平均处理。与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点本发明实施例中，能够利用合适的DOA角度參与递归平均处理，并且能够获得较理想的波束赋形增益，从而解决了在天线阵的间距大于O. 5倍波长时出现的角度模糊问题。
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本发明实施例一提供的一种基于波束赋形的递归平均处理方法流程示意 图2是本发明实施例的应用场景意 图3是本发明实施例ニ提供的一种基于波束赋形的递归平均处理方法流程示意 图4是本发明实施例三提供的一种基于波束赋形的递归平均处理方法流程示意 图5是本发明实施例四提供的一种基于波束赋形的递归平均处理设备结构示意 图6是本发明实施例五提供的一种基于波束赋形的递归平均处理设备结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一
本发明实施例一提供一种基于波束赋形的递归平均处理方法，可以应用于天线阵的间距大于O. 5倍波长的场景下，井能够解决角度模糊导致的多次递归平均处理后得到的角度不准确问题，如图I所示，该方法包括以下步骤
步骤101，进行DOA估计得到DOA角度X。
步骤102，判断DOA角度X是否为能够直接參与递归平均处理的角度；如果是，则执行步骤103 ;如果否，则执行步骤104。步骤103，利用DOA角度X进行递归平均处理；之后可利用递归平均处理的结果计算赋形矢量，以进行赋形。步骤104，获得DOA角度X对应的模糊角度Y，并利用模糊角度Y进行递归平均处理；之后可利用递归平均处理的结果计算赋形矢量，以进行赋形。本发明实施例中，可通过两种方式实现递归平均处理；方式一、针对多个指向性波束的情况，通过设置象限转换清晰地判断出唯一的DOA角度，并利用该DOA角度进行递归平均处理，使计算出的天线加权系数可获得与用户实际角度对应的天线加权系数相同的性能増益；方式ニ、通过比较本次得到的DOA角度与前一次递归平均处理得到的DOA角度之间的差异，选择本次得到的DOA角度进行递归平均处理，或者在前一次递归平均处理得到的DOA角度附近寻找本次得到DOA角度的模糊角度进行递归平均处理，使计算出的天线加权系数可获得与用户实际角度对应的天线加权系数相同的性能増益。 以下对上述两种方式进行详细阐述。在方式一中，需要在(O度-180度)范围内将角度划分象限，并选择其中ー个象限作为基准象限，即将(O度-180度)范围内的角度划分为基准象限内的角度以及非基准象限内的角度；其中，基准象限是以保证该基准象限内的角度对应的模糊角度并未落入该基准象限为依据进行划分的。基于划分的基准象限内的角度以及非基准象限内的角度，则判断DOA角度X是否为能够直接參与递归平均处理的角度的过程具体包括当DOA角度X为基准象限内的角度吋，则确定DOA角度X为能够直接參与递归平均处理的角度；当DOA角度X为非基准象限内的角度吋，则确定DOA角度X为不能够直接參与递归平均处理的角度。本发明实施例中，在DOA角度X不能够直接參与递归平均处理时，还需要获得DOA角度X对应的模糊角度Y，而为了获得DOA角度X对应的模糊角度Y，则需要维护角度对应关系表，且该角度对应关系表中记录了非基准象限内的角度与其在基准象限内的模糊角度之间的对应关系。以基准象限内的角度为O度至119度，非基准象限内的角度为120度至180度为例，则ー种角度对应关系表的示例可以如表I所示。表I
权利要求
1.一种基于波束赋形的递归平均处理方法，其特征在于，包括 进行到达角DOA估计得到DOA角度X，并判断所述DOA角度X是否为能够直接參与递归平均处理的角度； 如果是，则利用所述DOA角度X进行递归平均处理； 如果否，则获得所述DOA角度X对应的模糊角度Y，并利用所述模糊角度Y进行递归平均处理。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，判断所述DOA角度X是否为能够直接參与递归平均处理的角度，包括 将(O度-180度)范围内的角度划分为基准象限内的角度以及非基准象限内的角度；当所述DOA角度X为所述基准象限内的角度吋，则确定所述DOA角度X为能够直接參与递归平均处理的角度； 当所述DOA角度X为所述非基准象限内的角度吋，则确定所述DOA角度X为不能够直接參与递归平均处理的角度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，获得所述DOA角度X对应的模糊角度Y，包括 通过查询角度对应关系表获得所述DOA角度X对应的模糊角度Y ； 其中，所述角度对应关系表中记录了非基准象限内的角度与其在基准象限内的模糊角度之间的对应关系。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在干，获得所述DOA角度X对应的模糊角度Y，包括 通过查询角度对应关系表获得所述DOA角度X对应的临时模糊角度M，其中，所述角度对应关系表中记录了非基准象限内的角度与其在基准象限内的模糊角度之间的对应关系; 判断所述临时模糊角度M的范围区间(M-m，M+m)内是否存在角度所对应的赋形增益超过所述临时模糊角度M所对应的赋形增益； 如果是，则确定所述存在的角度为所述DOA角度X对应的模糊角度Y ； 如果否，则确定所述临时模糊角度M为所述DOA角度X对应的模糊角度Y。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，判断所述临时模糊角度M的范围区间(M-m，M+m)内是否存在角度所对应的赋形增益超过所述临时模糊角度M所对应的赋形增益，包括 利用DOA估计算法计算所述临时模糊角度M的范围区间(M-m，M+m)内的各角度所对应參量的峰值； 如果范围区间(M-m，M+m)内的各角度所对应參量的峰值对应于所述临时模糊角度M，则确定没有角度所对应的赋形增益超过所述临时模糊角度M所对应的赋形增益； 如果范围区间(M-m，M+m)内的各角度所对应參量的峰值未对应于所述临时模糊角度M,则确定范围区间(M-m，M+m)内的各角度所对应參量的峰值所在角度对应的赋形增益超过所述临时模糊角度M对应的赋形增益。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，获得所述DOA角度X对应的模糊角度Y，包括通过查询角度对应关系表获得非基准象限内的角度与其在基准象限内的模糊角度之间的角度间隔；其中，所述角度对应关系表中记录了非基准象限内的角度与其在基准象限内的模糊角度之间的对应关系； 当非基准象限内的各角度与其在基准象限内的模糊角度之间的角度间隔在固定角度附近波动，且波动范围小于预设数值时，则利用所述DOA角度X与所述固定角度确定所述模糊角度Y。
7.如权利要求3、4、6中任一项所述的方法，其特征在于，所述角度对应关系表的维护过程，进ー步包括 通过遍历捜索非基准象限内的各角度，获得与基准象限内的角度的加权系数相关性最大的角度，将获得的非基准象限内的该角度作为基准象限内的该角度的模糊角度，并在所述角度对应关系表中记录非基准象限内的该角度与基准象限内的该角度之间的对应关系。
8.如权利要求I所述的方法，其特征在于，判断所述DOA角度X是否为能够直接參与递归平均处理的角度，包括 比较所述DOA角度X与前一次递归平均处理得到的DOA角度A ； 当所述DOA角度X与所述DOA角度A之差超过预设门限吋，则确定所述DOA角度X为不能够直接參与递归平均处理的角度； 当所述DOA角度X与所述DOA角度A之差未超过预设门限吋，则确定所述DOA角度X为能够直接參与递归平均处理的角度。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，获得所述DOA角度X对应的模糊角度Y，包括 在所述DOA角度A的范围区间(A-n，A+n)内获得所述DOA角度X对应的模糊角度Y。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述DOA角度A的范围区间(A-n，A+n)内获得所述DOA角度X对应的模糊角度Y，包括 利用DOA估计算法计算所述DOA角度A的范围区间(A-n，A+n)内的各角度所对应參量的峰值，并确定范围区间(A-n，A+n)内的各角度所对应參量的峰值所在角度为所述DOA角度X对应的模糊角度Y ;或者， 计算所述DOA角度A的范围区间(A-n，A+n)内的各角度所对应的赋形矢量，将各角度所对应的赋形矢量分别与所述DOA角度A对应的赋形矢量进行相关，确定最大相关值对应的角度为所述DOA角度X对应的模糊角度Y。
11.一种基于波束赋形的递归平均处理设备，其特征在于，包括 获得模块，用于进行到达角DOA估计得到DOA角度X ； 判断模块，用于判断所述DOA角度X是否为能够直接參与递归平均处理的角度； 处理模块，用于当判断结果为是时，利用所述DOA角度X进行递归平均处理； 当判断结果为否吋，获得所述DOA角度X对应的模糊角度Y，并利用所述模糊角度Y进行递归平均处理。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在干， 所述判断模块，具体用于将(O度-180度)范围内的角度划分为基准象限内的角度以及非基准象限内的角度； 当所述DOA角度X为所述基准象限内的角度吋，则确定所述DOA角度X为能够直接參与递归平均处理的角度； 当所述DOA角度X为所述非基准象限内的角度吋，则确定所述DOA角度X为不能够直接參与递归平均处理的角度。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在干， 所述处理模块，具体用于通过查询角度对应关系表获得所述DOA角度X对应的模糊角度Y; 其中，所述角度对应关系表中记录了非基准象限内的角度与其在基准象限内的模糊角度之间的对应关系。
14.如权利要求12所述的设备，其特征在干， 所述处理模块，具体用于通过查询角度对应关系表获得所述DOA角度X对应的临时模糊角度M，其中，所述角度对应关系表中记录了非基准象限内的角度与其在基准象限内的模糊角度之间的对应关系； 判断所述临时模糊角度M的范围区间(M-m，M+m)内是否存在角度所对应的赋形增益超过所述临时模糊角度M所对应的赋形增益； 如果是，则确定所述存在的角度为所述DOA角度X对应的模糊角度Y ； 如果否，则确定所述临时模糊角度M为所述DOA角度X对应的模糊角度Y。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在干， 所述处理模块，进ー步用于利用DOA估计算法计算所述临时模糊角度M的范围区间(M-m, M+m)内的各角度所对应參量的峰值； 如果范围区间(M-m，M+m)内的各角度所对应參量的峰值对应于所述临时模糊角度M，则确定没有角度所对应的赋形增益超过所述临时模糊角度M所对应的赋形增益； 如果范围区间(M-m，M+m)内的各角度所对应參量的峰值未对应于所述临时模糊角度M,则确定范围区间(M-m，M+m)内的各角度所对应參量的峰值所在角度对应的赋形增益超过所述临时模糊角度M对应的赋形增益。
16.如权利要求12所述的设备，其特征在干， 所述处理模块，具体用于通过查询角度对应关系表获得非基准象限内的角度与其在基准象限内的模糊角度之间的角度间隔；所述角度对应关系表中记录了非基准象限内的角度与其在基准象限内的模糊角度之间的对应关系； 当非基准象限内的各角度与其在基准象限内的模糊角度之间的角度间隔在固定角度附近波动，且波动范围小于预设数值时，则利用所述DOA角度X与所述固定角度确定所述模糊角度Y。
17.如权利要求13、14、16中任一项所述的设备，其特征在于， 所述处理模块，进一歩用于维护所述角度对应关系表，且所述角度对应关系表的维护过程，具体为 通过遍历捜索非基准象限内的各角度，获得与基准象限内的角度的加权系数相关性最大的角度，将获得的非基准象限内的该角度作为基准象限内的该角度的模糊角度，并在所述角度对应关系表中记录非基准象限内的该角度与基准象限内的该角度之间的对应关系。
18.如权利要求11所述的设备，其特征在干， 所述判断模块，具体用于比较所述DOA角度X与前一次递归平均处理得到的DOA角度A ； 当所述DOA角度X与所述DOA角度A之差超过预设门限吋，则确定所述DOA角度X为不能够直接參与递归平均处理的角度； 当所述DOA角度X与所述DOA角度A之差未超过预设门限吋，则确定所述DOA角度X为能够直接參与递归平均处理的角度。
19.如权利要求18所述的设备，其特征在干， 所述处理模块，具体用于在所述DOA角度A的范围区间(A-n，A+n)内获得所述DOA角度X对应的模糊角度Y。
20.如权利要求19所述的设备，其特征在干， 所述处理模块，进ー步用于利用DOA估计算法计算所述DOA角度A的范围区间(A-n，A+n)内的各角度所对应參量的峰值，并确定范围区间(A-n，A+n)内的各角度所对应參量的峰值所在角度为所述DOA角度X对应的模糊角度Y ;或者， 计算所述DOA角度A的范围区间(A-n，A+n)内的各角度所对应的赋形矢量，将各角度所对应的赋形矢量分别与所述DOA角度A对应的赋形矢量进行相关，确定最大相关值对应的角度为所述DOA角度X对应的模糊角度Y。
21.一种基于波束赋形的递归平均处理方法，其特征在干，预先将(O度-180度)范围内的角度划分为多个区间，且该方法包括 进行到达角DOA估计得到DOA角度X，并确定所述DOA角度X所在的区间； 利用所述DOA角度X以及所述区间内的其他DOA角度进行递归平均处理。
22.一种基于波束赋形的递归平均处理设备，其特征在干，预先将(O度-180度)范围内的角度划分为多个区间，且该设备包括 获得模块，用于进行到达角DOA估计得到DOA角度X ； 确定模块，用于确定所述DOA角度X所在的区间； 处理模块，用于利用所述DOA角度X以及所述区间内的其他DOA角度进行递归平均处理。
全文摘要
本发明公开了一种基于波束赋形的递归平均处理方法和设备，该方法包括进行到达角DOA估计得到DOA角度X，并判断所述DOA角度X是否为能够直接参与递归平均处理的角度；如果是，则利用所述DOA角度X进行递归平均处理；如果否，则获得所述DOA角度X对应的模糊角度Y，并利用所述模糊角度Y进行递归平均处理。本发明实施例中，能够利用合适的DOA角度参与递归平均处理，并且能够获得较理想的波束赋形增益，从而解决了在天线阵的间距大于0.5倍波长时出现的角度模糊问题。
文档编号H04B7/06GK102694586SQ20121014133
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者刘龙, 吴凯, 李琼 申请人:电信科学技术研究院