本發(fā)明涉及通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種波束旁瓣抑制的方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，越多越多的無線通信系統(tǒng)中引入智能天線技術(shù)以提升系統(tǒng)容量、覆蓋范圍和系統(tǒng)吞吐。

波束賦形是智能天線中的關(guān)鍵技術(shù)，通過設(shè)置智能天線各陣元上的發(fā)射功率權(quán)重，形成指向被估計(jì)用戶的波束。波束形成算法將天線算法與數(shù)字信號(hào)處理算法相結(jié)合，是提高雷達(dá)、通訊、聲納等系統(tǒng)中天線性能的強(qiáng)有力手段。它對(duì)各陣元接收信號(hào)進(jìn)行加權(quán)，即通過空域?yàn)V波，來達(dá)到增強(qiáng)期望信號(hào)、抑制干擾信號(hào)的目的，同時(shí)它可以根據(jù)信號(hào)環(huán)境的變化自適應(yīng)改變陣元的加權(quán)因子，最終實(shí)現(xiàn)輸出波束的有效性。而在波束形成中，對(duì)干擾抑制能力的一個(gè)直觀表征就是波束的旁瓣級(jí)。過高的旁瓣級(jí)會(huì)提高虛警概率，低的旁瓣級(jí)可以有效地抑制旁瓣區(qū)域的干擾。

現(xiàn)有的旁瓣抑制技術(shù)中，通常利用窗函數(shù)來改變各個(gè)陣元的權(quán)重，從而達(dá)到旁瓣抑制的效果，但是以主瓣展寬為代價(jià)。例如，漢寧窗、漢明窗和布萊克曼窗計(jì)算過程簡(jiǎn)單，但不能根據(jù)需要改變旁瓣抑制比。此外，切比雪夫綜合法和泰勒綜合法，可以實(shí)現(xiàn)不同的旁瓣抑制效果，但是設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，且在陣元數(shù)比較多時(shí)，陣元兩端的激勵(lì)電平相差較大，不利于饋電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。

綜上所述，現(xiàn)有的智能天線系統(tǒng)的旁瓣抑制技術(shù)或以主瓣展寬為代價(jià)，或設(shè)計(jì)復(fù)雜不利于饋電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，因此亟需一種簡(jiǎn)單可靠的旁瓣抑制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種波束旁瓣抑制的方法及裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中現(xiàn)有的智能天線系統(tǒng)的旁瓣抑制技術(shù)或以主瓣展寬為代價(jià)，或設(shè)計(jì)復(fù)雜不利于饋電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)束的問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種波束旁瓣抑制的方法，包括：

根據(jù)主波束期望方向，確定智能天線的第一賦形權(quán)值；

根據(jù)所述第一賦形權(quán)值，確定主波束賦形方向圖；

根據(jù)所述主波束賦形方向圖，確定待抑制旁瓣的波束抑制特征量；其中，所述波束抑制特征量中的相位與所述待抑制旁瓣的相位相反；

根據(jù)所述波束抑制特征量，確定第二賦形權(quán)值；

根據(jù)所述第一賦形權(quán)值和所述第二賦形權(quán)值，生成所述智能天線的波束賦形權(quán)值。

較佳地，根據(jù)所述主波束賦形方向圖，確定待抑制旁瓣的波束抑制特征量，包括：

根據(jù)所述主波束賦形方向圖，確定待抑制旁瓣；

根據(jù)所述待抑制旁瓣的波束特征量，確定所述波束抑制特征量。

較佳地，所述波束抑制特征量還包括下傾角、振幅；

根據(jù)所述待抑制旁瓣的波束特征量，確定所述波束抑制特征量，包括：

將所述待抑制旁瓣的方向確定為所述波束抑制特征量中的下傾角，將所述待抑制旁瓣的振幅確定為所述波束抑制特征量中的振幅；

較佳地，所述波束抑制特征量還包括波束寬度，所述波束抑制特征量中的波束寬度不大于所述主波束的波束寬度。

較佳地，根據(jù)所述波束抑制特征量，確定第二賦形權(quán)值，包括：

根據(jù)所述波束抑制特征量及虛擬陣元技術(shù)，確定所述第二賦形權(quán)值；

所述根據(jù)所述第一賦形權(quán)值和所述第二賦形權(quán)值，生成所述智能天線的波束的賦形權(quán)值，包括：

將所述第一賦形權(quán)值和所述第二賦形權(quán)值進(jìn)行加權(quán)，得到所述智能天線的波束賦形權(quán)值。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種波束旁瓣抑制的裝置，包括：

第一權(quán)值確定單元：用于根據(jù)主波束期望方向，確定智能天線的第一賦形權(quán)值；根據(jù)所述第一賦形權(quán)值，確定主波束賦形方向圖；

第二權(quán)值確定單元：用于根據(jù)所述主波束賦形方向圖，確定待抑制旁瓣的波束抑制特征量；其中，所述波束抑制特征量中的相位與所述待抑制旁瓣的相位相反；根據(jù)所述波束抑制特征量，確定第二賦形權(quán)值；

生成單元：用于根據(jù)所述第一賦形權(quán)值和所述第二賦形權(quán)值，生成所述智能天線的波束賦形權(quán)值。

較佳地，所述第二權(quán)值確定單元，具體用于：

根據(jù)所述主波束賦形方向圖，確定待抑制旁瓣；

根據(jù)所述待抑制旁瓣的波束特征量，確定所述波束抑制特征量。

較佳地，所述波束抑制特征量還包括下傾角、振幅；

所述第二權(quán)值確定單元，具體用于：

將所述待抑制旁瓣的方向確定為所述波束抑制特征量中的下傾角，將所述待抑制旁瓣的振幅確定為所述波束抑制特征量中的振幅；

較佳地，所述波束抑制特征量還包括波束寬度，所述波束抑制特征量中的波束寬度不大于所述主波束的波束寬度。

較佳地，所述第二權(quán)值確定單元，具體用于：

根據(jù)所述波束抑制特征量及虛擬陣元技術(shù)，確定所述第二賦形權(quán)值；

將所述第一賦形權(quán)值和所述第二賦形權(quán)值進(jìn)行加權(quán)，得到所述智能天線的波束賦形權(quán)值。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種波束旁瓣抑制的方法及裝置，首先根據(jù)主波束期望方向，確定智能天線的第一賦形權(quán)值；根據(jù)所述第一賦形權(quán)值，確定主波束賦形方向圖；然后根據(jù)所述主波束賦形方向圖，確定待抑制旁瓣的波束抑制特征量；其中，所述波束抑制特征量中的相位與所述待抑制旁瓣的相位相反；根據(jù)所述波束抑制特征量，確定第二賦形權(quán)值；最后根據(jù)所述第一賦形權(quán)值和所述第二賦形權(quán)值，生成所述智能天線的波束賦形權(quán)值。本發(fā)明實(shí)施例在主波束的待抑制旁瓣的位置生成與待抑制旁瓣的振幅和方向相同但相位相反的副波束，通過副波束對(duì)應(yīng)的第二賦形權(quán)值與主波對(duì)應(yīng)的第一賦形權(quán)值的加權(quán)，達(dá)到抑制主波束旁瓣的效果，本發(fā)明實(shí)施例提供的旁瓣抑制方法不會(huì)展寬主瓣，實(shí)用性和可靠性較高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)要介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種波束旁瓣抑制的方法流程示意圖；

圖2a為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種主波束方向圖示意圖；

圖2b為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種副波束方向圖示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種波束旁瓣抑制的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部份實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供的智能天線是一種安裝在基站現(xiàn)場(chǎng)的雙向天線，通過一組帶有可編程電子相位關(guān)系的固定天線單元獲取方向性，并可以同時(shí)獲取基站和移動(dòng)臺(tái)之間各個(gè)鏈路的方向特性。包括實(shí)現(xiàn)信號(hào)空間過采樣的天線陣、對(duì)各陣元輸出進(jìn)行加權(quán)合并的波束成型網(wǎng)絡(luò)、重新合并權(quán)值的控制系統(tǒng)三個(gè)組成部分。在移動(dòng)通信應(yīng)用中，為便于分析、旁瓣控制和doa(directionofarrival，到達(dá)方向)估計(jì)，天線陣一般采用均勻線陣或均勻圓陣；此外，通過控制系統(tǒng)依據(jù)信號(hào)環(huán)境，選擇規(guī)則和算法計(jì)算權(quán)值。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種波束旁瓣抑制的方法，如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種波束旁瓣抑制的方法流程示意圖，包括：

步驟s101：根據(jù)主波束期望方向，確定智能天線的第一賦形權(quán)值。

具體地，根據(jù)天線結(jié)構(gòu)(天線陣元數(shù)量n及間距d)及主波束的期望方向等天線特性參數(shù)，通過粒子群優(yōu)化算法或軟件等方式生成智能天線的第一賦形權(quán)值w1。其中，主波束的期望方向?yàn)橹鞑ㄊ钠谕聝A角ω，此外天線特性參數(shù)還可以包括旁瓣抑制比、主波束的波束寬度等，在此不做限制。

例如，對(duì)于天線陣元數(shù)量n＝8，間距d＝λ/2(λ為載波信號(hào)波長(zhǎng))，主波束的期望下傾角α＝4度°，旁瓣抑制為17db，通過粒子群優(yōu)化算法得到主波束對(duì)應(yīng)的第一賦形權(quán)值w1＝[7，16，76，83，108，137，150，189]。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中“第一賦形權(quán)值”、“第二賦形權(quán)值”均為波束賦形權(quán)值，其中的“第一”和“第二”術(shù)語僅僅為了區(qū)別具有不同波束的賦形權(quán)值。本發(fā)明實(shí)施例所指的“第一賦形權(quán)值”指的是主波束的波束的賦形權(quán)值，“第二賦形權(quán)值”指的是副波束的波束的賦形權(quán)值。

步驟s102：根據(jù)第一賦形權(quán)值，確定主波束賦形方向圖。

具體地，根據(jù)第一賦形權(quán)值w1，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試或者仿真等方式獲取主波束方向圖。

步驟s103：根據(jù)主波束賦形方向圖，確定待抑制旁瓣的波束抑制特征量。其中，波束抑制特征量中的相位與待抑制旁瓣的相位相反。

具體地，首先根據(jù)主波束賦形方向圖，確定待抑制旁瓣；然后根據(jù)待抑制旁瓣的波束特征量，確定波束抑制特征量。本發(fā)明實(shí)施例通過在主波束的待抑制旁瓣的位置生成與待抑制旁瓣的振幅和方向相同但相位相反的副波束，進(jìn)而抑制主波束的待抑制旁瓣。

其中，待抑制旁瓣的波束特征量包括待抑制旁瓣的振幅a、相位φ、方向θ，以及待抑制旁瓣的波束寬度ω，表示與待抑制旁瓣功率3db功率差值的指向?qū)挾?。波束抑制特征量包括副波束的主瓣振幅a’、相位φ’、下傾角α’，以及副波束的波束寬度ω’。因此，待抑制旁瓣的波束特征量集合波束抑制特征量

進(jìn)一步地，波束抑制特征量中的相位與待抑制旁瓣的相位相反即將待抑制旁瓣的振幅a確定為波束抑制特征量中的振幅a’，即a＝a’；將待抑制旁瓣的方向θ確定為所述波束抑制特征量中的下傾角α’，即θ＝α’；此外，波束抑制特征量中的副波束的主瓣波束寬度ω’不大于待抑制旁瓣的波束寬度ω，即ω’≤ω。

進(jìn)一步地，根據(jù)主波束賦形方向圖計(jì)算待抑制旁瓣的振幅a、相位方向θ及待抑制旁瓣的波束寬度ω等旁瓣波束特征量集合可參照如下空間形成的波束信號(hào)公式(1)：

其中，wi代表第i個(gè)陣列單元波束賦形權(quán)值，d代表陣列單元之間間距，α代表主波束的期望下傾角，λ代表載波信號(hào)的波長(zhǎng)，θ代表對(duì)-90°～90°方向角度的遍歷。某個(gè)方向角θk的信號(hào)的振幅和相位可根據(jù)公式(2)確定：

具體地，如圖2a和圖2b所示，圖2a為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種主波束方向圖示意圖，圖2b為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種副波束方向圖示意圖。其中，圖2a中的曲線1表示主波束方向圖，圖2b中的曲線2表示副波束方向圖。首先根據(jù)主波束方向圖1確定出待抑制旁瓣為第一上旁瓣n1，假設(shè)第一上旁瓣n1的方向?yàn)?6°，待抑制旁瓣的波束寬度ω＝20°，將-6代入公式(1)和公式(2)，得到第一上旁瓣n1的a＝-15db，則待抑制旁瓣的波束特征量集合s1＝{-15db，10°，-6，20°}，又ω’＜ω，設(shè)置ω’＝10°，得到波束抑制特征量s2＝{-15db，-10°，-6，10°}。

步驟s104：根據(jù)波束抑制特征量，確定第二賦形權(quán)值。

由于ω’為副波束的波束寬，度其值要小于待抑制旁瓣的波束寬度ω。可利用虛擬陣元技術(shù)來獲得相對(duì)于待抑制旁瓣來說波束寬度更窄的副波束。其中虛擬陣元技術(shù)是為在原陣列基線上虛擬多根接收天線，虛擬擴(kuò)大陣列天線的陣元數(shù)量n，從而獲得更加窄的波束寬度，提高角度分辨率。

根據(jù)得到波束抑制特征量s2以及虛擬陣元技術(shù)，得到副波束對(duì)應(yīng)的第二賦形權(quán)值w2，從而在第一上旁瓣n1的位置生成副波束從而抑制第一上旁瓣n1。

步驟s105：根據(jù)第一賦形權(quán)值和第二賦形權(quán)值，生成智能天線的波束賦形權(quán)值。

具體地，將第一賦形權(quán)值w1和第二賦形權(quán)值w2進(jìn)行加權(quán)，得到智能天線的波束賦形權(quán)值w＝w1+w2，通過對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理后的實(shí)現(xiàn)對(duì)旁瓣方向深度抑制。

通過本發(fā)明實(shí)施例得到智能天線的波束賦形權(quán)值w，因此，在對(duì)智能天線進(jìn)行波束賦形權(quán)值設(shè)置的時(shí)候，直接將w設(shè)置為該智能天線的波束賦形權(quán)值，此時(shí)在主波束的待抑制旁瓣的位置生成與待抑制旁瓣的振幅和方向相同但相位相反的副波束，通過副波束對(duì)應(yīng)的第二賦形權(quán)值與主波對(duì)應(yīng)的第一賦形權(quán)值的加權(quán)，達(dá)到抑制主波束旁瓣的效果，本發(fā)明實(shí)施例提供的旁瓣抑制的方法不會(huì)展寬主瓣，該方法簡(jiǎn)單實(shí)用，可靠性較高。

需要說明的是，在有多個(gè)旁瓣需要抑制時(shí)，則需要計(jì)算多個(gè)待抑制旁瓣的波束抑制特征量，根據(jù)各待抑制旁瓣的波束抑制特征量生成第n波束賦形權(quán)值，然后將得到的所有波束賦形權(quán)值對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理獲得滿足波束旁瓣抑制的方向圖。

例如，假設(shè)待抑制旁瓣有5個(gè)，計(jì)算每個(gè)待抑制旁瓣的波束抑制特征量，分別生成權(quán)值w2，w3，w4，w5，最后與主波束的權(quán)值w1相加，得到智能天線的波束賦形權(quán)值w＝w1+w2+w3+w4+w5。

基于同樣的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種波束旁瓣抑制的裝置，如圖3所示，包括：

第一權(quán)值確定單元301：用于根據(jù)主波束期望方向，確定智能天線的第一賦形權(quán)值；根據(jù)所述第一賦形權(quán)值，確定主波束賦形方向圖；

第二權(quán)值確定單元302：用于根據(jù)所述主波束賦形方向圖，確定待抑制旁瓣的波束抑制特征量；其中，所述波束抑制特征量中的相位與所述待抑制旁瓣的相位相反；根據(jù)所述波束抑制特征量，確定第二賦形權(quán)值；

生成單元303：用于根據(jù)所述第一賦形權(quán)值和所述第二賦形權(quán)值，生成所述智能天線的波束賦形權(quán)值。

較佳地，所述第二權(quán)值確定單元302，具體用于：

根據(jù)所述主波束賦形方向圖，確定待抑制旁瓣；

根據(jù)所述待抑制旁瓣的波束特征量，確定所述波束抑制特征量。

較佳地，所述波束抑制特征量還包括下傾角、振幅；

所述第二權(quán)值確定單元302，具體用于：

將所述待抑制旁瓣的方向確定為所述波束抑制特征量中的下傾角，將所述待抑制旁瓣的振幅確定為所述波束抑制特征量中的振幅；

較佳地，所述波束抑制特征量還包括波束寬度，所述波束抑制特征量中的波束寬度不大于所述主波束的波束寬度。

較佳地，所述第二權(quán)值確定單元302，具體用于：

根據(jù)所述波束抑制特征量及虛擬陣元技術(shù)，確定所述第二賦形權(quán)值；

將所述第一賦形權(quán)值和所述第二賦形權(quán)值進(jìn)行加權(quán)，得到所述智能天線的波束賦形權(quán)值。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種波束旁瓣抑制的裝置，首先根據(jù)主波束期望方向，確定智能天線的第一賦形權(quán)值；根據(jù)所述第一賦形權(quán)值，確定主波束賦形方向圖；然后根據(jù)所述主波束賦形方向圖，確定待抑制旁瓣的波束抑制特征量；其中，所述波束抑制特征量中的相位與所述待抑制旁瓣的相位相反；根據(jù)所述波束抑制特征量，確定第二賦形權(quán)值；最后根據(jù)所述第一賦形權(quán)值和所述第二賦形權(quán)值，生成所述智能天線的波束賦形權(quán)值。本發(fā)明實(shí)施例在主波束的待抑制旁瓣的位置生成與待抑制旁瓣的振幅和方向相同但相位相反的副波束，通過副波束對(duì)應(yīng)的第二賦形權(quán)值與主波對(duì)應(yīng)的第一賦形權(quán)值的加權(quán)，達(dá)到抑制主波束旁瓣的效果，本發(fā)明實(shí)施例提供的旁瓣抑制方法不會(huì)展寬主瓣，實(shí)用性和可靠性較高。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的系統(tǒng)。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令系統(tǒng)的制造品，該指令系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。