波束成形方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本技术涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种波束成形方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.现有技术中，一般通过认知无线电技术，将次用户接入主用户的授权频谱，并通过波束成形抑制主次用户之间的干扰，从而提升频谱利用率。
3.然而，现有的波束成形方案一般采用正交波束成形或破零准则等方法进行设计求解，由于极端的使用迫零性或者正交性，难以保证次用户的通信质量。还有使用半正定规划(sdp)、二次约束二次规划(qcqp)等优化算法进行波束成形计算的方案，但增加了计算复杂度，进而增加了通信系统实际实现的难度。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术实施例期望提供一种波束成形方法、装置、电子设备及存储介质。
5.本技术的技术方案是这样实现的：
6.第一方面，本技术实施例提供一种波束成形方法，所述波束成形方法包括：
7.根据信道描述信息、第一约束条件和第一函数，得到目标函数；其中，所述信道描述信息用于确定第一类用户的接收功率和第二类用户的干扰功率；所述第一约束条件至少用于确定所述第二类用户的接收功率范围；所述第一函数为以所述第一类用户的接收功率作为变量的函数；
8.根据所述目标函数，确定权矢量；其中，所述权矢量用于指示天线信号的相位；
9.根据所述权矢量，确定所述第一类用户的服务网络的发射波束。
10.基于上述方案，所述根据信道描述信息、第一约束条件和第一函数，得到目标函数，包括：
11.根据所述第一约束条件，确定第二函数；其中，所述第二函数为以所述第二类用户的干扰功率作为变量的函数；
12.根据所述信道描述信息、所述第一函数和所述第二函数，得到所述目标函数。
13.基于上述方案，所述根据所述第一约束条件，确定第二函数，包括：
14.根据所述第一约束条件，确定预设系数；
15.根据所述预设系数和所述第一约束条件，生成所述第二函数。
16.基于上述方案，所述根据所述目标函数，确定权矢量，包括：
17.根据所述第一约束条件的类型，确定第二约束条件；其中，所述第一约束条件的类型包括：等式约束类型和不等式约束类型；
18.根据所述第二约束条件，确定所述预设系数的取值；
19.根据所述预设系数的取值和所述目标函数，确定所述权矢量。
20.基于上述方案，所述信道描述信息，包括：第一类信道描述信息和第二类信道描述信息；
21.所述根据所述预设系数的取值和所述目标函数，确定所述权矢量，包括：
22.当所述预设系数的取值是第一取值时，根据所述目标函数，确定所述第一类信道描述信息与所述服务网络的发射功率之间的第一数学关系；其中，所述服务网络的发射功率基于所述权矢量确定；根据所述第一数学关系和所述第一类信道描述信息，确定所述权矢量；
23.当所述预设系数的取值不是所述第一取值时，根据所述目标函数，确定所述第二类信道描述信息与所述服务网络的发射功率之间的第二数学关系；其中，所述服务网络的发射功率基于所述权矢量确定；根据所述第二数学关系和所述第二类信道描述信息，确定所述权矢量。
24.基于上述方案，所述方法还包括：
25.根据所述发射波束，确定所述第一类用户的接收功率的最大值。
26.基于上述方案，所述根据所述发射波束，确定所述第一类用户的接收功率的最大值，包括：
27.根据所述信道描述信息，确定角度信息；其中，所述角度信息用于指示所述第一类用户的方向角；
28.根据所述角度信息和所述发射波束，确定所述第一类用户在不同方向角下的接收功率的最大值。
29.第二方面，本技术实施例提供一种波束成形装置，所述波束成形装置包括：
30.得到模块，用于根据信道描述信息、第一约束条件和第一函数，得到目标函数；其中，所述信道描述信息用于确定第一类用户的接收功率和第二类用户的干扰功率；所述第一约束条件至少用于确定所述第二类用户的接收功率范围；所述第一函数为以所述第一类用户的接收功率作为变量的函数；
31.第一确定模块，用于根据所述目标函数，确定权矢量；其中，所述权矢量用于指示天线信号的相位；
32.第二确定模块，用于根据所述权矢量，确定所述第一类用户的服务网络的发射波束。
33.第三方面，本技术实施例提供一种电子设备，包括：
34.存储器，存储有计算机可读指令；
35.处理器，与所述存储器连接，用于通过执行存储在所述存储器上的计算机可执行指令，能够实现第一方面技术方案提供的方法。
36.第四方面，本技术实施例提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被执行后，能够实现第一方面技术方案提供的方法。
37.本技术实施例提供的波束成形方法、装置、电子设备及存储介质，能够根据信道描述信息和第一约束条件优化第一函数，得到目标函数；其中，所述信道描述信息，用于确定第一类用户的接收功率和第二类用户的干扰功率；所述第一约束条件至少用于确定所述第二类用户的接收功率范围；如此，能够通过第一约束条件限定第二类用户的接收功率范围，
控制第二类用户的干扰功率在一个合理的范围内。根据所述目标函数，确定权矢量；根据所述权矢量，确定所述第一类用户的服务网络的发射波束。如此，能够根据基于第一约束条件优化后的目标函数确定权矢量，并根据权矢量进一步确定第一类用户的服务网络的发射波束，从而使得在第一类用户通过其服务网络进行通信等服务时，减小第一类用户的服务网络的发射波束对于第二类用户的干扰，进而保证第二类用户的服务业务的正常进行。
附图说明
38.图1为本技术实施例提供的一种波束成形方法的流程示意图；
39.图2为本技术实施例提供的一种在不同门限值下服务网络的发送功率与天线角度的关系示意图；
40.图3为本技术实施例提供的一种在不同用户方向角下服务网络的发送功率与天线角度的关系示意图；
41.图4为本技术实施例提供的一种波束成形装置的结构示意图；
42.图5为本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
43.为了能够更加详尽地了解本技术的特点与技术内容，下面结合附图对本技术的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本技术。
44.如图1所示，本技术实施例提供一种波束成形方法，所述波束成形方法包括：
45.步骤s110：根据信道描述信息、第一约束条件和第一函数，得到目标函数；其中，所述信道描述信息用于确定第一类用户的接收功率和第二类用户的干扰功率；所述第一约束条件至少用于确定所述第二类用户的接收功率范围；所述第一函数为以所述第一类用户的接收功率作为变量的函数；
46.步骤s120：根据所述目标函数，确定权矢量；其中，所述权矢量用于指示天线信号的相位；
47.步骤s130：根据所述权矢量，确定所述第一类用户的服务网络的发射波束。
48.所述信道描述信息用于描述传输信道的状态，即通信链路的传播特性。具体地，所述信道描述信息可以包括：信道矩阵、多径数、信道衰落系数、多径时延和/或距离衰减等。
49.在本技术实施例中，可以通过获取多种类型信道描述信息进行函数的优化。如此，可以根据多种类型信道描述信息较为准确地确定出信号在传输过程中可能产生的多种类型的损耗，进而提升确定用户的接收功率的准确性。
50.在本技术实施例中，所述第一类用户和所述第二类用户所使用的通信设备均可以为手机、平板电脑、车载电脑和/或笔记本电脑等无线通信设备。
51.在本技术实施例中，所述第一类用户可以为次用户(second user,su)，所述第二类用户可以为主用户(primary user，pu)。
52.所述第一类用户的服务网络可以为基站和/或卫星等发射设备，用于向所述第一类用户发送信号来提供通信等业务服务。
53.所述第一类用户的接收功率可以为第一类用户接收第一类用户的服务网络的发射信号的功率大小。
54.在本技术实施例中，第一类用户的服务网络用于向第一类用户提供通信等服务，故第一类用户的接收功率直接影响到第一类用户的服务网络提供的服务质量，即第一类用户的接收功率越大，表明服务网络提供的服务质量越高。
55.所述第二类用户的干扰功率可以为第二类用户接收第一类用户的服务网络的发射信号的功率大小。
56.在本技术实施例中，第一类用户的服务网络发送的信号并非用于向第二类用户提供通信，但由于第一类用户和第二类用户的通信频段基本相同，故第二类用户也能接收到第一类用户的服务网络发送的信号。故第二类用户的接收功率会影响第二类用户自身正在进行的业务服务，即可以理解为第一类用户的服务网络对第二类用户的干扰功率，第二类用户的接收功率越大，表明服务网络对第二类用户的干扰越大。
57.在本技术实施例中，所述第一类用户的优先级低于所述第二类用户的优先级。
58.所述第一约束条件可以为第二类用户的接收功率小于门限值。所述门限值可以根据实际情况设定，例如-10dbw或-20dbw。
59.所述第一函数可以为以所述第一类用户的接收功率作为变量的函数。在本技术实施例中，为了在高优先级的第二类用户能够进行正常通信的前提下，尽量提升第一类用户的接收功率，故通过第一约束条件来限定第一类用户的服务网络对第二类用户的干扰，即限定所述第二类用户的接收功率范围。如此，通过对第一函数的优化得到的所述目标函数，能够满足第一约束条件。在此基础上，再基于目标函数进行计算，获得第一类用户的接收功率的取值范围，以此确定第一类用户的接收功率的最大值。
60.在本技术实施例中，一般将第一类用户的服务网络的发射功率设为固定值，便于根据目标函数进行计算确定第一类用户的接收功率和第二类用户的接收功率。具体地，可以将发射功率设为0dbw。
61.在本技术实施例中，所述服务网络包括多个天线，用于向用户发送信号。
62.所述权矢量用于指示信号的相位，权矢量中通常包括多个参数，用于分别指示多个天线信号的相位。如此，能够通过权矢量确定多个天线信号的相位，使得在某个方向上的多个天线信号能够进行相干叠加，提升在该方向上的信号强度，从而实现提高用户端的接收功率和/或信噪比。
63.所述发射波束用于指示服务网络发射的能量在各个方向上的分布。所述发射波束由多个天线信号与权矢量加权相加合并得到，具有指向性，即不同方向上发射的信号的能量不同。如此，通过设置合适的权矢量，能够控制发射波束的指向，从而能够实现向需要的方向定向发送信号，减少与其他信号之间的互相干扰。
64.在本技术实施例中，通过限定第二类用户干扰功率的约束条件，以及基于信道描述信息优化函数并计算得到权矢量，进而根据权矢量确定服务网络的发射波束，能够实现通过服务网络向第一类用户所在的方向定向发送信号，提升第一类用户的接收功率和服务质量，同时减少对第二类用户的干扰，保证第二类用户的服务业务正常进行。如此，能够简单有效地求解出波束成形权矢量的表达式，进而实现多个用户同时进行通信等服务业务，提升频谱资源的利用率。且根据信道描述信息优化函数进行计算，考虑了天线传播特性，能够应用于实际无线信道中。
65.在本技术实施例中，所述根据信道描述信息、第一约束条件和第一函数，得到目标
函数，包括：
66.根据所述第一约束条件，确定第二函数；
67.根据所述信道描述信息、所述第一函数和所述第二函数，得到所述目标函数。
68.所述第二函数可以为以所述第二类用户的干扰功率作为变量的函数。在本技术实施例中，需要确保第一类用户的业务服务正常进行，即第二类用户的接收功率低于门限值。故将第一约束条件用函数的形式进行确定，并将基于第一约束条件得到的第二函数和所述第一函数进行整合，例如将第一函数和第二函数直接相加，从而得到满足第一约束条件的目标函数。
69.在本技术实施例中，所述根据所述第一约束条件，确定第二函数，包括：
70.根据所述第一约束条件，确定预设系数；
71.根据所述预设系数和所述第一约束条件，生成所述第二函数。
72.在本技术实施例中，可以通过拉格朗日乘数法确定第一约束条件的预设系数,并将预设系数与第一约束条件进行整合，例如将预设系数和第一约束条件的函数的形式进行相乘，从而生成第二函数。
73.在本技术实施例中，可以根据第一约束条件的数量确定生成的第二函数的数量。通过增加第一约束条件的数量，从而增加生成的第二函数的数量，最终优化得到的目标函数能够同时受多个约束条件的限制，使得根据优化后的目标函数推出的结果同时符合多个约束条件，效率较高。
74.在本技术实施例中，所述根据所述目标函数，确定权矢量，包括：
75.根据所述第一约束条件的类型，确定第二约束条件；其中，所述第一约束条件的类型包括：等式约束类型和不等式约束类型；
76.根据所述第二约束条件，确定所述预设系数的取值；
77.根据所述预设系数的取值和所述目标函数，确定所述权矢量。
78.所述等式约束类型表明约束条件中的变量需要严格满足约束条件,对变量的取值限制较大,几何意义上的理解是变量的取值点需要在约束条件所表示的线或面上。
79.在本技术实施例中，根据等式约束类型确定的预设系数，需要满足的取值范围为：不等于第一预设值。具体地，所述第一预设值可以为零等取值。
80.所述不等式约束类型表明约束条件中的变量需要能够满足约束条件,自由度相对等式约束较大，即对变量的取值限制较小，几何意义上的理解是变量的取值点需要在约束条件所表示的线或面组成的区域内即可。
81.在本技术实施例中，根据不等式约束类型确定的预设系数，需要满足的取值范围为：大于或等于第二预设值。具体地，所述第二预设值可以为零等取值。
82.在本技术实施例中，所述信道描述信息，包括：第一类信道描述信息和第二类信道描述信息；
83.所述根据所述预设系数的取值和所述目标函数，确定所述权矢量，包括：
84.当所述预设系数的取值是第一取值时，根据所述目标函数，确定所述第一类信道描述信息与所述服务网络的发射功率之间的第一数学关系；其中，所述服务网络的发射功率基于所述权矢量确定；
85.根据所述第一数学关系和所述第一类信道描述信息，确定所述权矢量；
86.当所述预设系数的取值不是所述第一取值时，根据所述目标函数，确定所述第二类信道描述信息与所述服务网络的发射功率之间的第二数学关系；其中，所述服务网络的发射功率基于所述权矢量确定；
87.根据所述第二数学关系和所述第二类信道描述信息，确定所述权矢量。
88.所述第一类信道可以为第一类用户的服务网络到第一类用户的传输信道，所述第一类信道描述信息用于描述第一类信道的状态。
89.所述第二类信道可以为第一类用户的服务网络到第二类用户的传输信道，所述第二类信道描述信息用于描述第二类信道的状态。
90.所述第一数学关系为第一类信道描述信息与发射功率之间满足的表达式，所述第二数学关系为第二类信道描述信息与发射功率之间满足的表达式。
91.所述预设系数的取值用于确定信道描述信息与发射功率之间的关系。当所述预设系数的取值为第一取值时，根据目标函数推导出第一类信道与发射功率之间的关系；当所述预设系数的取值不为第一取值时，根据目标函数推导出第二类信道与发射功率之间的关系。具体地，所述第一取值可以为零等取值。
92.在本技术实施例中，所述服务网络的发射功率可以为权矢量与权矢量的共轭矩阵的乘积。
93.在本技术实施例中，所述方法还包括：
94.根据所述发射波束，确定所述第一类用户的接收功率的最大值。
95.所述发射波束用于指示服务网络发射的能量在各个方向上的分布，故根据发射波束可以确定信号强度最大的方向，进而确定第一类用户在该方向上时的接收功率，即为第一类用户的接收功率的最大值。
96.在本技术实施例中，所述根据所述发射波束，确定所述第一类用户的接收功率的最大值，包括：
97.根据所述信道描述信息，确定角度信息；其中，所述角度信息用于指示所述第一类用户的方向角；
98.根据所述角度信息和所述发射波束，确定所述第一类用户在不同方向角下的接收功率的最大值。
99.所述第一类用户的方向角用于指示第一类用户与所述服务网络的位置关系。例如，所述第一类用户的方向角为45
°
时，表明所述第一类用户在服务网络的发射端的45
°
方向，再根据发射波束确定角度为45
°
时的信号功率，便可以确定第一类用户的接收功率。如此，便可以根据用户的方向角与发射波束确定用户所在的方向能够接收的功率的最大值。
100.现有技术中，针对无人机(unmannedairve-hicle,uav)频谱资源稀缺问题，研究无人机认知无线网络中的波束成形算法以有效抑制主次用户间干扰。而现有针对认知无线网络进行波束设计的技术中，主要存在下述缺点：
101.1、以正交波束成形或破零准则对认知无线网络进行波束设计，通过该方法可以简单有效的求解出波束成形权矢量的精确表达式，但由于极端的使用迫零性或者正交性，虽然抑制了次级网络对主用户的干扰，但极大的牺牲了次级网络的通信质量。
102.2、使用常规凸优化方法求解该波束成形问题，使用类似sdp、qcqp等优化算法求解问题增加了计算复杂度，也增加了整个通信系统实际落地的难度。
103.3、在常规无线通信网络的波束成形研究中，往往忽略了天线传播特性，没有研究其在无线信道中进行信号辐射的角度特性，使用瑞利信道来描述信道状态，难以应用在实际无线信道中。
104.故基于此，本技术实施例提出了一种无人机认知网络中基于功率优化的波束成形方法。针对上述无人机认知网络，考虑在保障主用户正常通信的同时，最大化次级用户的通信质量。整理得优化问题为：
[0105][0106]
其中目标函数为最大化次级用户接收功率，约束条件为对主用户的干扰功率小于门限值，次级网络发射功率||w||2＝p
t
固定。i
th
为干扰功率阈值，p
t
为次级网络发送端的发射功率，h
p
为次级网络到主用户的通信链路的瑞利信道系数，hs为次级网络到次级用户的通信链路的瑞利信道系数，w为权值矢量：w＝[w
1 w2…
wn]
t
。所述目标函数为前述第一函数的一种，所述次级用户为前述第一类用户的一种，所述主用户为前述第二类用户的一种，所述约束条件为前述第一约束条件的一种，所述干扰功率阈值为前述门限值的一种，所述次级网络发射功率为前述第一类用户的服务网络的发射功率的一种，所述权值矢量为前述权矢量的一种，所述瑞利信道系数为前述信道描述信息的一种。
[0107]
首先，将上述优化问题转化为：
[0108][0109]
其中为信道矩阵(q为前述第一类信道描述信息的一种，r为前述第二类信道描述信息的一种)。
[0110]
对该优化问题进行拉格朗日展开得到优化函数(前述目标函数的一种)：
[0111]
l(wh,μ,λ)＝-whqw+λ(whw-p
t
)+μ(whrw-i
th
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0112]
其中λ和μ为相应约束项的待定系数。则可获取得kkt条件表达式：
[0113][0114]
针对式(4)中μ值的不同，进行相应的讨论，具体如下：
[0115]
①
当μ＝0时，有：
[0116]-qw+λw＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0117]
则最佳权矢量w
*
取q最大特征值对应的特征向量v
max
(q)，λ为q的最大特征值时，在满足约束条件的同时，原优化问题的目标函数的次级网络接收信噪比snr取得最大值，即：
[0118]w*
＝v
max
(q)
[0119][0120]
②
当μ＞0时，有：
[0121]
whrw-i
th
＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0122]
由于q和r是通过信道矢量构造，所以皆为半正定矩阵且秩为1，对信道矩阵q和r进行特征值分解可得：
[0123][0124][0125]
其中ui(i＝1,
…
,n)，vi(i＝1,
…
,n)分别为矩阵q和r经过施密特正交化后的特征向量，对应的特征值为qi(i＝1,
…
,n)和ri(i＝1,
…
,n)。由q和r的秩1特性，可以得到q2＝q3＝...＝qn＝0，r2＝r3＝...＝rn＝0。
[0126]
并将待求的最优解w
*
用q和r的特征向量进行ui和vi线性表示，可得：
[0127]w*
＝k1u1+k2u2+...+knun＝l1v1+l2v2+...+lnvnꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0128]
其中k1+k2+...+kn＝1，l1+l2+...+ln＝1。
[0129]
将式(10)代入到可得：
[0130][0131]
其中
[0132]
将式(11)代入到公式：
[0133][0134]
得到关于a，b的二元二次方程组，并展开可得：
[0135][0136]
[0137]
由于ui和vi为标准正交基，即同时根据矩阵特征值的相关性质，可将约束条件化简为：
[0138][0139][0140]
通过观察式(14)中两个式子间存在的关系，将式(14b)中带入到(14a)中，可将其化简为单个整式，即：
[0141][0142]
则式(15)即为a的一元二次函数，求解可得：
[0143][0144]
由式(14b)，令则可以得到关于b的一元二次方程：
[0145]
a2+2kab+b2＝p
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)
[0146]
求得b的解为：
[0147][0148]
将求解出的a，b代入到原方程中，即将式(16)和式(18)带入到式(11)中，可得到发送端波束成形最优值w
*
，以及次级网络的最大接收信噪比snr
max
即：
[0149][0150][0151]
另外，关于各链路的信道描述如下：
[0152][0153]
其中a(θ
l
)＝[1,e-jwdsin(θ)/c
,
…
,e-j(m-1)wdsin(θ)/c
]，w＝2πfc(fc为载频)，d为天线间的距离，c为光速，(为中心角，为
△
角度分布)，l为多径数，ρ
l
为瑞利衰落系数。
[0154]
将式(21)的带有角度信息的多径瑞利信道代入到推导结果式(19)和式(20)中进行matlab仿真分析，另次级网络发送端天线数为8，发送功率p
t
设为0dbw。
[0155]
如图2所示，为本技术实施例提供的一种在不同门限值下服务网络的发送功率与天线角度的关系示意图。图2中纵坐标为次级网络发送端的发送功率(dbw)，横坐标为次级
网络发送端的天线角度(
°
)，且次级用户的方向角为60
°
，主用户方向角为100
°
。由图2可知，当干扰功率阈值i
th
分别取-10dbw和-20dbw时，都能够保证最大接收功率在次级用户方向上获得，同时在主用户方向上都能小于设定的干扰功率阈值i
th
。
[0156]
如图3所示，为本技术实施例提供的一种在不同用户方向角下服务网络的发送功率与天线角度的关系示意图。图3中纵坐标为次级网络发送端的发送功率(dbw)，横坐标为次级网络发送端的天线角度(
°
)。且干扰功率阈值i
th
设为-10dbw，主用户方向角为100
°
。由图3可知，当次级用户方向角分别取60
°
和80
°
时，都能够保证波束的最大方向分别在60
°
和80
°
方向上取得，即在次级用户方向上能够获得最大接收功率，同时在主用户方向上都能小于设定的干扰功率阈值i
th
。
[0157]
故本技术实施例所提出的波束成形方法，能够在无人机认知无线基础网络中，首先基于功率优化的技术点确定优化问题，在对优化问题进行拉格朗日展开后通过kkt条件(式3、式4)进行分场景解析、并在复杂场景中依据矩阵的正交化、秩1等性质(式7-式20)，精确推导出波束成形权矢量。无需牺牲次级网络的通信质量。在满足主用户通信要求的同时，能够最大化次级网络的通信能力。
[0158]
且本技术实施例中还将带有角度信息的多径瑞利信道应用在无人机认知网络中(式21)，不仅可以更方便的分析认知无线网络系统，同时能够更加精确的描述无线信道状态，符合实际信道变化要求。其中多径性将多条瑞利信息加权相加可以拟合出符合实际无线信道的信道信息，另外根据天线在无线信道中辐射特性，在信道分析中加入角度信息可以直观的观察整个网络系统的认知能力。
[0159]
本技术实施例所提出的波束成形方法，并未使用偏于极限的性质以及引入更复杂的算法或概念，因此在提升了整个网络系统的通信能力的同时，可以有效降低系统复杂性。
[0160]
如图4所示，为本技术实施例提供的一种波束成形装置，所述波束成形装置包括：
[0161]
得到模块410，用于根据信道描述信息、第一约束条件和第一函数，得到目标函数；其中，所述信道描述信息用于确定第一类用户的接收功率和第二类用户的干扰功率；所述第一约束条件至少用于确定所述第二类用户的接收功率范围；所述第一函数为以所述第一类用户的接收功率作为变量的函数；
[0162]
第一确定模块420，用于根据所述目标函数，确定权矢量；其中，所述权矢量用于指示天线信号的相位；
[0163]
第二确定模块430，用于根据所述权矢量，确定所述第一类用户的服务网络的发射波束。
[0164]
在一些实施例中，所述得到模块410、第一确定模块420及所述第二确定模块130可均为程序模块，该程序模块被处理器执行之后，能够实现上述各个模块的功能。
[0165]
在另一些实施例中，所述得到模块410、第一确定模块420及所述第二确定模块430可均为软硬结合模块；所述软硬结合模块包括但不限于：各种可编程阵列；所述现场可编程阵列包括但不限于：现场可编程阵列和/或复杂可编程阵列。
[0166]
在还有一些实施例中，所述得到模块410、第一确定模块420及所述第二确定模块430可均为纯硬件模块；所述纯硬件模块包括但不限于：专用集成电路。
[0167]
在一些实施例中，所述得到模块410，具体用于：
[0168]
根据所述第一约束条件，确定第二函数；其中，所述第二函数为以所述第二类用户
的干扰功率作为变量的函数；
[0169]
根据所述信道描述信息、所述第一函数和所述第二函数，得到所述目标函数。
[0170]
在一些实施例中，所述得到模块410，还用于：
[0171]
根据所述第一约束条件，确定预设系数；
[0172]
根据所述预设系数和所述第一约束条件，生成所述第二函数。
[0173]
在一些实施例中，所述第一确定模块420，具体用于：
[0174]
根据所述第一约束条件的类型，确定第二约束条件；其中，所述第一约束条件的类型包括：等式约束类型和不等式约束类型；
[0175]
根据所述第二约束条件，确定所述预设系数的取值；
[0176]
根据所述预设系数的取值和所述目标函数，确定所述权矢量。
[0177]
在一些实施例中，所述信道描述信息，包括：第一类信道描述信息和第二类信道描述信息；
[0178]
所述第一确定模块420，还用于：
[0179]
当所述预设系数的取值是第一取值时，根据所述目标函数，确定所述第一类信道描述信息与所述服务网络的发射功率之间的第一数学关系；其中，所述服务网络的发射功率基于所述权矢量确定；根据所述第一数学关系和所述第一类信道描述信息，确定所述权矢量；
[0180]
当所述预设系数的取值不是所述第一取值时，根据所述目标函数，确定所述第二类信道描述信息与所述服务网络的发射功率之间的第二数学关系；其中，所述服务网络的发射功率基于所述权矢量确定；根据所述第二数学关系和所述第二类信道描述信息，确定所述权矢量。
[0181]
在一些实施例中，所述装置还包括：
[0182]
第三确定模块，用于根据所述发射波束，确定所述第一类用户的接收功率的最大值。
[0183]
在一些实施例中，所述第三确定模块，具体用于：
[0184]
根据所述信道描述信息，确定角度信息；其中，所述角度信息用于指示所述第一类用户的方向角；
[0185]
根据所述角度信息和所述发射波束，确定所述第一类用户在不同方向角下的接收功率的最大值。
[0186]
如图5所示，本技术实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括：
[0187]
存储器，用于存储计算机可读指令；
[0188]
处理器，与所述存储器连接，用于通过执行计算机可读指令，能够实现前述任意实施例提供的方法，例如，可执行图1中所示方法。
[0189]
该存储器可为各种类型的存储器，可为随机存储器、只读存储器、闪存等。所述存储器可用于信息存储，例如，存储计算机可执行指令等。所述计算机可执行指令可为各种程序指令，例如，目标程序指令和/或源程序指令等。
[0190]
所述处理器可为各种类型的处理器，例如，中央处理器、微处理器、数字信号处理器、可编程阵列、数字信号处理器、专用集成电路或图像处理器等。所述处理器可以通过总线与所述存储器连接。所述总线可为集成电路总线等。
[0191]
如图5所示，该电子设备还可包括网络接口，该网络接口可用于通过网络和对端设备进行交互。
[0192]
本技术实施例还提供一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被执行后，能够实现前述任意实施例提供的方法，例如，可执行图1中所示方法。
[0193]
本实施例提供的计算机存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0194]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
[0195]
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0196]
另外，在本技术各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理模块中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
[0197]
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0198]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种波束成形方法，其特征在于，所述波束成形方法包括：根据信道描述信息、第一约束条件和第一函数，得到目标函数；其中，所述信道描述信息用于确定第一类用户的接收功率和第二类用户的干扰功率；所述第一约束条件至少用于确定所述第二类用户的接收功率范围；所述第一函数为以所述第一类用户的接收功率作为变量的函数；根据所述目标函数，确定权矢量；其中，所述权矢量用于指示天线信号的相位；根据所述权矢量，确定所述第一类用户的服务网络的发射波束。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据信道描述信息、第一约束条件和第一函数，得到目标函数，包括：根据所述第一约束条件，确定第二函数；其中，所述第二函数为以所述第二类用户的干扰功率作为变量的函数；根据所述信道描述信息、所述第一函数和所述第二函数，得到所述目标函数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一约束条件，确定第二函数，包括：根据所述第一约束条件，确定预设系数；根据所述预设系数和所述第一约束条件，生成所述第二函数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标函数，确定权矢量，包括：根据所述第一约束条件的类型，确定第二约束条件；其中，所述第一约束条件的类型包括：等式约束类型和不等式约束类型；根据所述第二约束条件，确定所述预设系数的取值；根据所述预设系数的取值和所述目标函数，确定所述权矢量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述信道描述信息，包括：第一类信道描述信息和第二类信道描述信息；所述根据所述预设系数的取值和所述目标函数，确定所述权矢量，包括：当所述预设系数的取值是第一取值时，根据所述目标函数，确定所述第一类信道描述信息与所述服务网络的发射功率之间的第一数学关系；其中，所述服务网络的发射功率基于所述权矢量确定；根据所述第一数学关系和所述第一类信道描述信息，确定所述权矢量；当所述预设系数的取值不是所述第一取值时，根据所述目标函数，确定所述第二类信道描述信息与所述服务网络的发射功率之间的第二数学关系；其中，所述服务网络的发射功率基于所述权矢量确定；根据所述第二数学关系和所述第二类信道描述信息，确定所述权矢量。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述发射波束，确定所述第一类用户的接收功率的最大值。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述发射波束，确定所述第一类用户的接收功率的最大值，包括：根据所述信道描述信息，确定角度信息；其中，所述角度信息用于指示所述第一类用户的方向角；根据所述角度信息和所述发射波束，确定所述第一类用户在不同方向角下的接收功率
的最大值。8.一种波束成形装置，其特征在于，所述波束成形装置包括：得到模块，用于根据信道描述信息、第一约束条件和第一函数，得到目标函数；其中，所述信道描述信息用于确定第一类用户的接收功率和第二类用户的干扰功率；所述第一约束条件至少用于确定所述第二类用户的接收功率范围；所述第一函数为以所述第一类用户的接收功率作为变量的函数；第一确定模块，用于根据所述目标函数，确定权矢量；其中，所述权矢量用于指示天线信号的相位；第二确定模块，用于根据所述权矢量，确定所述第一类用户的服务网络的发射波束。9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器，存储有计算机可读指令；处理器，与所述存储器连接，用于通过运行所述计算机可读指令，能够实现权利要求1至7任一项所述的方法。10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令；所述计算机可执行指令被处理器执行后，能够实现权利要求1至7任一项所述的方法。

技术总结
本申请实施例公开了一种波束成形方法、装置、电子设备及存储介质。所述波束成形方法包括：根据信道描述信息、第一约束条件和第一函数，得到目标函数；信道描述信息用于确定第一类用户的接收功率和第二类用户的干扰功率；第一约束条件至少用于确定第二类用户的接收功率范围；第一函数为以第一类用户的接收功率作为变量的函数；根据目标函数，确定权矢量，权矢量用于指示天线信号的相位；根据权矢量，确定第一类用户的服务网络的发射波束。如此，能够通过第一约束条件确定权矢量，从而在第一类用户通过服务网络进行通信等服务时，减少其服务网络的发射波束对于第二类用户的干扰，从而保证第二类用户能够正常进行通信等服务，提升资源的利用率。源的利用率。源的利用率。


技术研发人员：杜运杰
受保护的技术使用者：中国移动通信集团有限公司
技术研发日：2022.10.14
技术公布日：2023/9/22