一种波束赋形方法、装置、设备及介质与流程

本技术涉及通信，尤其涉及一种波束赋形方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、一般基站侧和终端侧往往都存在多个天线，且该多个天线组成m×n多进多出(multiple input multiple output，mimo)系统，其中m是发射天线的数量，n是接收天线的数量，基于该mimo系统，终端和基站之间可以发送多流数据，每流数据传送不同内容，使得5g的容量、速率指数级提升，且可以大幅提升无线容量和覆盖范围，目前5g主要采用的64x64 mimo。

2、大规模(massive)mimo系统更能提升大幅无线容量和覆盖范围，massive mimo技术伴随5g带来更高的速率、更多的容量的同时，也需要配置更多的参数来使得massivemimo的天线具有波束赋形的功能，具体的，针对基站的每个天线，都可以调整该天线的各个波束的方位角、下倾角、水平或者垂直波宽等来调整每个天线的幅度和相位，赋予天线辐射图特定的形状和方向，使无线信号能量集中于更窄的波束上，并实现方向可控，从而增强覆盖范围和减少干扰。比如，某个基站在为某个小区的目标终端发射能量时，可以通过调整该基站的目标波束的方位角、下倾角、水平波宽、垂直波宽，实现三维精准的对该天线对应的各个波束赋形，使辐射出去的能量集中于该目标终端所在的方向，而不是均匀地分布在整个小区的范围，这样目标终端能够感受到更高的能量，可以获得更高的信噪比，相应地数据传输速率就能获得提高。但是波束赋形通常由方位角、下倾角、水平波宽、垂直波宽的权值组合共同来确定，每个波束都可独立赋形，波束组合繁多。一般的，5g massive mimo的权值组合达40000种，超出了人工优化的能力范围。

3、现有技术中，一般是通过程序暴力搜索和尝试的方式实现最优波束赋形参数的选择，即通过程序将方位角、倾角、水平波束宽度、垂直波束宽度等参数进行排列组合之后，针对每个波束，根据该排列组合结果，遍历一次后将遍历到的目标排列组合结果下发到基站，基站根据该排列组合结果进行调整后评估基站的关键绩效指标(key performanceindicator，kpi)指标的增益，然后继续遍历下一组参数，如此反复之后获取最大的kpi指标的增益，以该最大的kpi指标的增益对应的目标排列组合中对应的方位角、倾角、水平波束宽度、垂直波束宽度作为最优的波束赋形参数并保存下发。

4、但是方法相当于对所有排列组合结果都进行了遍历之后，才可以得出最优的波束赋形参数，该方法计算复杂度非常高，计算周期长、计算资源消耗大、不利于根据实际现网情况实时灵活调整，且期间需要和基站要进行不断的交互，交互资源消耗太大。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种波束赋形方法、装置、设备及介质，用以解决现有技术中不利于根据实际现网情况实时灵活调整波束赋形参数，进行波束赋形时与基站频繁交互而导致交互资源消耗大的问题。

2、本技术提供了一种波束赋形方法，所述方法包括：

3、确定目标小区对应的目标基站的目标波束的当前波束水平角以及当前波束垂直角，根据预先保存的所述目标小区对应各个候选波束水平角时的第一目标值，将第一目标值的最大值对应的候选波束水平角确定为目标波束水平角；其中，所述各个候选波束水平角为所述当前波束水平角与每个预设角度的第一角度和值；根据预先保存的所述目标小区对应各个候选波束垂直角时的第二目标值，将第二目标值的最大值对应的候选波束垂直角确定为目标波束垂直角；其中，所述各个候选波束垂直角为所述当前波束垂直角与每个预设角度的第二角度和值；

4、将所述目标波束水平角以及所述目标波束垂直角发送给所述目标基站，以使所述目标基站基于所述目标波束水平角以及所述目标波束垂直角对所述目标波束进行波束赋形。

5、进一步地，确定所述目标小区对应各个候选波束水平角时的第一目标值的过程包括：

6、针对预设的日期序列中的每个日期，执行以下操作：

7、查询该日期在所述当前波束水平角下，所述目标小区中每个水平到达角对应的各个第一终端；针对每个水平到达角，确定该日期下该水平到达角对应的各个第一终端对应的第一目标信号强度的第一均值；针对每个候选波束水平角，查询预先保存的该水平到达角对应的第一天线增益值，以及该水平到达角与该候选波束水平角对应的预设角度的角度和值对应的候选水平到达角的第二天线增益值；确定所述候选水平到达角对应的第二天线增益值与该水平到达角对应的所述第一天线增益值的第一差值，并确定所述第一差值与该水平到达角对应的第一均值的第一和值；确定该候选水平到达角对应的每个所述第一和值的第二均值；确定所述第二均值与预先保存的该日期对应的噪音数值的第二和值是否小于预设的门限值，若否，则将所述第二和值确定为所述目标小区对应该候选波束水平角时的第一目标值；其中，日期越靠后，该日期对应的噪声数值越小。

8、进一步地，所述查询预先保存的该水平到达角对应的第一天线增益值，以及该水平到达角与该候选波束水平角对应的预设角度的角度和值对应的候选水平到达角的第二天线增益值包括：

9、查询预先保存的该水平到达角对应的多个第一候选天线增益值，将所述多个第一候选天线增益中的最大值确定为所述第一天线增益值；并查询预先保存的所述候选水平到达角对应的多个第二候选天线增益值，将所述多个第二候选天线增益值中的最大值确定为所述第二天线增益值。

10、进一步地，确定所述目标小区对应各个候选波束垂直角时的第二目标值的过程包括：

11、针对预设的日期序列中的每个日期，执行以下操作：

12、查询该日期在所述当前波束垂直角下，所述目标小区中每个垂直到达角对应的各个第二终端；针对每个垂直到达角，确定该日期下该垂直到达角对应的各个第二终端对应的第二目标信号强度的第三均值；查询预先保存的该垂直到达角对应的第三天线增益值，以及该垂直到达角与该候选波束垂直角对应的预设角度的角度和值对应的候选垂直到达角的第四天线增益值；针对每个候选波束垂直角，确定所述候选垂直到达角对应的第四天线增益值与该垂直到达角对应的所述第三天线增益值的第二差值，并确定所述第二差值与该垂直到达角对应的所述第三均值的第三和值；确定该候选垂直到达角对应的每个所述第三和值的第四均值；确定所述第四均值与预先保存的该日期对应的噪音数值的第四和值是否小于预设的门限值，若否，则将所述第四和值确定为所述目标小区对应该候选波束垂直角时的第二目标值；其中，日期越靠后，该日期对应的噪声数值越小。

13、进一步地，所述查询预先保存的该垂直到达角对应的第三天线增益值，以及该垂直到达角与该候选波束垂直角对应的预设角度的角度和值对应的候选垂直到达角的第四天线增益值包括：

14、查询预先保存的该垂直到达角对应的多个第三候选天线增益值，将所述多个第三候选天线增益中的最大值确定为所述第三天线增益值；并查询预先保存的所述候选垂直到达角对应的多个第四候选天线增益值，将所述多个第四候选天线增益值中的最大值确定为所述第四天线增益值。

15、进一步地，所述根据预先保存的所述目标小区对应各个候选波束水平角时的第一目标值，将第一目标值的最大值对应的候选波束水平角确定为目标波束水平角之前，所述方法还包括：

16、确定当前对应的目标时间段；

17、所述根据预先保存的所述目标小区对应各个候选波束水平角时的第一目标值，将第一目标值的最大值对应的候选波束水平角确定为目标波束水平角包括：

18、根据预先保存的所述目标时间段所述目标小区对应各个候选波束水平角时的第一目标值，将第一目标值的最大值对应的候选波束水平角确定为所述目标波束水平角。

19、进一步地，所述根据预先保存的所述目标小区对应各个候选波束垂直角时的第二目标值，将第二目标值的最大值对应的候选波束垂直角确定为目标波束垂直角包括：

20、根据预先保存的所述目标时间段所述目标小区对应各个候选波束垂直角时的第二目标值，将第二目标值对应的最大值对应的候选波束垂直角确定为所述目标波束垂直角。

21、进一步地，所述查询该日期在所述当前波束水平角下，所述目标小区中每个水平到达角对应的各个第一终端包括：

22、针对该日期的预先设置的各个时间段，查询该日期该时间段在所述当前波束水平角下，所述目标小区中每个水平到达角对应的各个第一终端；

23、所述确定该日期下该水平到达角对应的各个第一终端对应的第一目标信号强度的第一均值包括：

24、针对该日期的预先设置的各个时间段，确定该日期该时间段下该水平到达角对应的各个第一终端对应的第一目标信号强度的第一均值；

25、所述将所述第二和值确定为所述目标小区对应该候选波束水平角时的第一目标值包括：

26、针对该日期的预先设置的各个时间段，将所述第二和值确定为所述目标小区在该日期该时间段下对应该候选波束水平角时的第一目标值。

27、进一步地，所述查询该日期在所述当前波束垂直角下，所述目标小区中每个垂直到达角对应的各个第二终端包括：

28、针对该日期的预先设置的各个时间段，查询该日期该时间段在所述当前波束垂直角下，所述目标小区中每个垂直到达角对应的各个第二终端；

29、所述确定该日期下该垂直到达角对应的各个第二终端对应的第二目标信号强度的第三均值包括：

30、针对该日期的预先设置的各个时间段，确定该日期该时间段下该垂直到达角对应的各个第二终端对应的第二目标信号强度的第三均值；

31、所述将所述第四和值确定为所述目标小区对应该候选波束垂直角时的第二目标值包括：

32、针对该日期的预先设置的各个时间段，将所述第四和值确定为所述目标小区在该日期该时间段下对应该候选波束垂直角时的第二目标值。

33、本技术还提供了一种波束赋形装置，所述装置包括：

34、确定模块，用于确定目标小区对应的目标基站的目标波束的当前波束水平角以及当前波束垂直角，根据预先保存的所述目标小区对应各个候选波束水平角时的第一目标值，将第一目标值的最大值对应的候选波束水平角确定为目标波束水平角；其中，所述各个候选波束水平角为所述当前波束水平角与每个预设角度的第一角度和值；根据预先保存的所述目标小区对应各个候选波束垂直角时的第二目标值，将第二目标值的最大值对应的候选波束垂直角确定为目标波束垂直角；其中，所述各个候选波束垂直角为所述当前波束垂直角与每个预设角度的第二角度和值；

35、发送模块，用于将所述目标波束水平角以及所述目标波束垂直角发送给所述目标基站，以使所述目标基站基于所述目标波束水平角以及所述目标波束垂直角对所述目标波束进行波束赋形。

36、进一步地，所述确定模块，还用于针对预设的日期序列中的每个日期，执行以下操作：查询该日期在所述当前波束水平角下，所述目标小区中每个水平到达角对应的各个第一终端；针对每个水平到达角，确定该日期下该水平到达角对应的各个第一终端对应的第一目标信号强度的第一均值；针对每个候选波束水平角，查询预先保存的该水平到达角对应的第一天线增益值，以及该水平到达角与该候选波束水平角对应的预设角度的角度和值对应的候选水平到达角的第二天线增益值；确定所述候选水平到达角对应的第二天线增益值与该水平到达角对应的所述第一天线增益值的第一差值，并确定所述第一差值与该水平到达角对应的第一均值的第一和值；确定该候选水平到达角对应的每个所述第一和值的第二均值；确定所述第二均值与预先保存的该日期对应的噪音数值的第二和值是否小于预设的门限值，若否，则将所述第二和值确定为所述目标小区对应该候选波束水平角时的第一目标值；其中，日期越靠后，该日期对应的噪声数值越小。

37、进一步地，所述确定模块，具体用于查询预先保存的该水平到达角对应的多个第一候选天线增益值，将所述多个第一候选天线增益中的最大值确定为所述第一天线增益值；并查询预先保存的所述候选水平到达角对应的多个第二候选天线增益值，将所述多个第二候选天线增益值中的最大值确定为所述第二天线增益值。

38、进一步地，所述确定模块，还用于针对预设的日期序列中的每个日期，执行以下操作：查询该日期在所述当前波束垂直角下，所述目标小区中每个垂直到达角对应的各个第二终端；针对每个垂直到达角，确定该日期下该垂直到达角对应的各个第二终端对应的第二目标信号强度的第三均值；查询预先保存的该垂直到达角对应的第三天线增益值，以及该垂直到达角与该候选波束垂直角对应的预设角度的角度和值对应的候选垂直到达角的第四天线增益值；针对每个候选波束垂直角，确定所述候选垂直到达角对应的第四天线增益值与该垂直到达角对应的所述第三天线增益值的第二差值，并确定所述第二差值与该垂直到达角对应的所述第三均值的第三和值；确定该候选垂直到达角对应的每个所述第三和值的第四均值；确定所述第四均值与预先保存的该日期对应的噪音数值的第四和值是否小于预设的门限值，若否，则将所述第四和值确定为所述目标小区对应该候选波束垂直角时的第二目标值；其中，日期越靠后，该日期对应的噪声数值越小。

39、进一步地，所述确定模块，具体用于查询预先保存的该垂直到达角对应的多个第三候选天线增益值，将所述多个第三候选天线增益中的最大值确定为所述第三天线增益值；并查询预先保存的所述候选垂直到达角对应的多个第四候选天线增益值，将所述多个第四候选天线增益值中的最大值确定为所述第四天线增益值。

40、进一步地，所述确定模块，还用于确定当前对应的目标时间段；

41、所述确定模块，具体用于根据预先保存的所述目标时间段所述目标小区对应各个候选波束水平角时的第一目标值，将第一目标值的最大值对应的候选波束水平角确定为所述目标波束水平角。

42、进一步地，所述确定模块，具体用于根据预先保存的所述目标时间段所述目标小区对应各个候选波束垂直角时的第二目标值，将第二目标值对应的最大值对应的候选波束垂直角确定为所述目标波束垂直角。

43、进一步地，所述确定模块，具体用于针对该日期的预先设置的各个时间段，查询该日期该时间段在所述当前波束水平角下，所述目标小区中每个水平到达角对应的各个第一终端；

44、所述确定模块，具体用于针对该日期的预先设置的各个时间段，确定该日期该时间段下该水平到达角对应的各个第一终端对应的第一目标信号强度的第一均值；

45、所述确定模块，具体用于针对该日期的预先设置的各个时间段，将所述第二和值确定为所述目标小区在该日期该时间段下对应该候选波束水平角时的第一目标值。

46、进一步地，所述确定模块，具体用于针对该日期的预先设置的各个时间段，查询该日期该时间段在所述当前波束垂直角下，所述目标小区中每个垂直到达角对应的各个第二终端；

47、所述确定模块，具体用于针对该日期的预先设置的各个时间段，确定该日期该时间段下该垂直到达角对应的各个第二终端对应的第二目标信号强度的第三均值；

48、所述确定模块，具体用于针对该日期的预先设置的各个时间段，将所述第四和值确定为所述目标小区在该日期该时间段下对应该候选波束垂直角时的第二目标值。

49、本技术还提供了一种电子设备，所述电子设备至少包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如上述任一所述波束赋形方法的步骤。

50、本技术还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一所述波束赋形方法的步骤。

51、在本技术中，确定目标小区对应的目标基站的目标波束的当前波束水平角以及当前波束垂直角，根据预先保存的目标小区对应各个候选波束水平角时的第一目标值，将第一目标值的最大值对应的候选波束水平角确定为目标波束水平角，其中，各个候选波束水平角为当前波束水平角与每个预设角度的第一角度和值；根据预先保存的目标小区对应各个候选波束垂直角时的第二目标值，将第二目标值的最大值对应的候选波束垂直角确定为目标波束垂直角，其中，各个候选波束垂直角为当前波束垂直角与每个预设角度的第二角度和值；基于目标波束水平角以及目标波束垂直角对目标波束进行波束赋形。由于在本技术实施例中，与基于方位角、倾角、水平波束宽度、垂直波束宽度对目标波束进行波束赋形相比，本技术进行波束赋形的参数数量不多，不用基于暴力搜索来确定最优波束赋形参数，且基于波束水平角以及波束垂直角对目标波束进行波束赋形更简化，极大的降低了确定最优波束赋形参数的复杂度，降低了计算周期以及计算资源消耗；另一方面，本技术已经预先保存了目标小区对应各个候选波束水平角时的第一目标值以及对应各个候选波束垂直角时对应的第二目标值，在进行波束赋形时，不需要将所有可能的波束赋形参数组合结果进行遍历，再发送给基站进行尝试来确定最优的波束赋形参数，而是直接查找预先保存的目标小区对应各个候选波束水平角时的第一目标值的最大值以及目标小区对应各个候选波束垂直角时对应的第二目标值的最大值，即目标波束水平角以及目标波束垂直角，就可以确定最优的波束赋形参数，波束赋形的效率更高，更有利于根据实际现网情况实时灵活调整波束赋形参数；再一方面，由于本技术不用依次将各个波束赋形参数组合结果发送给基站，以使基站根据最大的kpi指标的增益确定最优的波束赋形参数，而是在查找到目标波束水平角以及目标波束垂直角后直接发送给基站，以使基站根据该目标波束水平角和波束垂直角进行波束赋形，避免了与基站要不断进行交互的问题，降低了交互资源消耗。