[发明专利]一种基于移动目标DOA的零陷扩展3D-MIMO波束赋形方法

权利要求书

1.一种基于移动目标DOA的零陷扩展3D-MIMO波束赋形方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、针对通信的基站与某移动终端，在xy平面上构造M×N个阵元的天线阵；

选取水平地面作为x轴，且x轴上设有M个阵元，与x轴垂直的水平地面为y轴，且y轴上设有N个阵元；

步骤二、分别计算天线阵中每个阵因子的权值；

第m-n的阵因子权重w_mn计算如下：

w_mn＝a_m·b_n

a_m指第m-n的阵因子在x轴方向的权值；b_n指第m-n的阵因子在y轴方向的权值；

步骤三、根据目标移动终端与干扰移动终端的位置，分别确定各终端与基站之间的DOA信息；

目标移动终端和基站之间的DOA设为干扰移动终端和基站之间的DOA设为由于终端的移动性产生的角度估计偏差设为所有DOA角度均以x轴为角的起始边；表示阵列天线的水平方位角，θ表示垂直方向仰角；

步骤四、根据各终端与基站之间的DOA信息，重新调整每个阵因子的权值；

具体实现步骤如下：

步骤401、将M×N个阵元中每行阵因子在水平方向的值AF_x和每列阵因子在垂直方向的值AF_y，利用方向图乘积原理得到每个阵因子AF的表达式；

其中，d_x为x轴上相邻两个阵因子之间的间距，d_y为y轴上相邻两个阵因子之间的间距；k为调整系数，取正整数；β_x表示水平方向上的相位延迟，β_y表示垂直方向上的相位延迟，(θ,φ)为各终端和基站之间的角度值；

步骤402、带入各终端与基站之间的DOA信息，将目标移动终端对应的阵因子表达式的值设为1，将干扰移动终端对应的阵因子表达式的值设为0；

结果如下：

步骤403、根据各个阵因子表达式的值，利用每行阵因子在水平方向的值AF_x计算水平方向的权重W_x；

步骤404、根据各个阵因子表达式的值，利用每列阵因子在垂直方向的值AF_y计算垂直方向的权重W_y；

步骤405、利用水平方向的权重W_x和垂直方向的权重W_y计算阵天线的权重矩阵W，进一步得到每个阵因子调整后的权值；

W＝W_x(W_y)^Τ＝(w_mn)_M×N

步骤五、运用调整后每个阵因子的权值，通过对期望方向和非期望方向周围的角度区域施加约束，在非期望方向上进行零陷扩展，同时在期望方向上无失真。

2.如权利要求1所述的一种基于移动目标DOA的零陷扩展3D-MIMO波束赋形方法，其特征在于，所述的步骤403具体如下：

首先，根据每行阵因子在水平方向的值AF_x公式，计算出权重W_x的表达式；

其中，W_x＝[a₁ a₂…a_M]^T；

然后，在期望方向上，根据目标移动终端对应的阵因子表达式的值为1，得到：

在非期望方向上，根据干扰移动终端对应的阵因子表达式的值为0，得到：

最后，对权重W_x表达式进行求解；

设B＝[1 0…0]^Τ，上式化简为AW_x＝B；

W_x＝A^-1B，A是M×M的可逆矩阵；W_x＝pinv(A)*B，pinv(A)是Moore-Penrose广义逆。