WO2019010714A1

WO2019010714A1 - 一种波束成形方法及设备

Info

Publication number: WO2019010714A1
Application number: PCT/CN2017/093052
Authority: WO
Inventors: 种稚萌; 冯荻; 张晓媚; 曲景峰
Original assignee: 华为技术有限公司
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2019-01-17
Also published as: CN110870216A; US11265054B2; US20200153493A1; EP3648364B1; EP3648364A4; KR20200026983A; KR102266761B1; CN110870216B; EP3648364A1

Abstract

本申请实施例提供一种波束成形方法及设备，涉及通信技术领域，在配置天线阵列的波束成形的权值时不需要终端进行反馈，因而可以提高波束成形的实时性。具体方案为：接入网设备计算上行信道的频率响应，根据上行信道的频率响应和各上行子载波频点，计算信道的频率响应数学模型中的模型参数，该模型参数在上、下行子载波频点具有互易性，根据模型参数、信道的频率响应数学模型和各下行子载波频点，构建下行信道的频率响应，根据下行信道的频率响应，计算各下行子载波频点的波束成形的权值，根据权值对天线阵列进行下行波束成形，该天线阵列为双极化天线阵列或单极化天线阵列。本申请实施例用于波束成形。

Description

一种波束成形方法及设备

技术领域

本申请实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种波束成形方法及设备。

背景技术

作为新一代移动通信的关键技术，大规模多入多出(Massive MIMO)技术可以提供更大的空间自由度。利用Massive MIMO波束成形技术可以自动调整发射或接收天线方向图，从而获得更好的覆盖和容量性能。

一种现有波束成形方案为，根据终端上报的预编码矩阵指示(precoding matrix indicator，PMI)来构造波束成形的权值，从而根据波束成形的权值进行波束成形。具体的，针对不同的天线阵列，终端配置对应的码本集，这些码本集为候选权值{w_m}，基站和终端共享这些码本集，其中m＝1,2,...,M，M表示码本集中所***本的总数。终端依据接收信号计算下行信道的频率响应h_DL，对每一个候选权值w_m，计算其在此信道下加权在基站天线阵列上可能获得的波束成形信噪比(signal noise ratio，SNR)/接收功率增益。而后，终端选择使得SNR/接收功率增益最大的m作为PMI上报给基站，基站依据此PMI在相同码本集下选择对应的候选权值，加权在天线阵列上进行波束成形。

现有技术中的方案需要终端在得到h_DL后，将PMI反馈给基站，以确定波束成形的权值，从而进行波束成形，这种反馈机制使得波束成形的实时性下降。这样，在基站等待终端反馈后再进行波束成形时，由于环境变化、终端移动等因素，信道已经发生变化，基站再采用变化之前的信道的PMI进行波束成形，将使得误差较大。

发明内容

本申请实施例提供一种波束成形方法及设备，在配置天线阵列的波束成形的权值时不需要终端进行反馈，因而可以提高波束成形的实时性。

为达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供了一种波束成形方法，包括：首先，接入网设备计算上行信道的频率响应。而后，接入网设备根据上行信道的频率响应和各上行子载波频点，计算信道的频率响应数学模型中的模型参数。其中，该模型参数在上、下行子载波频点具有互易性。之后，接入网设备根据模型参数、信道的频率响应数学模型和各下行子载波频点，构建下行信道的频率响应。而后，接入网设备根据下行信道的频率响应，计算各下行子载波频点的波束成形的权值。进而，接入网设备根据权值对天线阵列进行下行波束成形，天线阵列为双极化天线阵列或单极化天线阵列。

这样，接入网设备可以根据上行信道的频率响应和信道的频率响应数学模型，直接构建下行信道的频率响应，并根据下行信道的频率响应计算波束成形的权值，从而进行波束成形，因而在计算波束成形的权值时并不需要像现有技术那样需要终端进行反馈，从而可以提高波束成形的实时性，减小由于实时性较差而导致的误差。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，模型参数包括各路径的路程、各路径的到达角、各路径的振幅和各路径的初相。

也就是说，信道的频率响应数学模型中的自变量可以包括各路径的路程、各路径的到达角、各路径的振幅和各路径的初相。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，接入网设备根据上行信道的频率响应和各上行子载波频点，计算信道的频率响应数学模型中的模型参数包括：首先，接入网设备根据上行信道的频率响应和各上行子载波频点，构建上行信道的频率响应的目标似然谱。而后，接入网设备根据目标似然谱计算各路径的目标值和各路径的到达角的目标值。之后，接入网设备根据各路径的路程的目标值和各路径的到达角的目标值，计算各路径的振幅的目标值和各路径的初相的目标值。

其中，通过构建目标似然谱，并在目标似然谱上搜索峰值，来获得模型参数的方法较为简单。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，该目标似然谱是对上行信道的频率响应的导向矢量共轭补偿后相干累加形成的空间谱。

这样，可以将真实值在目标似然谱上以峰值的方式突显出来，从而使得通过搜索谱峰求解模型参数的方式更为快速、准确。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，接入网设备根据目标似然谱计算各路径的目标值和各路径的到达角的目标值包括：接入网设备根据目标似然谱计算各路径的路程的初始值和各路径的到达角的初始值。接入网设备根据各路径的路程的初始值和各路径的到达角的初始值，通过优化算法计算各路径的路程的目标值和各路径的到达角的目标值。

也就是说，接入网设备可以通过在目标似然谱上搜索峰值，简单、快速地获得模型参数的初始值，而后通过优化算法准确地求解各模型参数的目标值。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，接入网设备根据目标似然谱计算各路径的目标值和各路径的到达角的目标值包括：接入网设备根据目标似然谱计算各路径的路程的初始值和各路径的到达角的初始值。接入网设备根据目标似然谱、各路径的路程的初始值和各路径的到达角的初始值，通过搜索算法计算各路径的路程的目标值和各路径的到达角的目标值。

也就是说，接入网设备通过在目标似然谱上搜索峰值来求解各模型参数的初始值和目标值，该种方式较为简单。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，接入网设备根据上行信道的频率响应，通过优化算法求解各模型参数的目标值。

这样，接入网设备直接在整个参数空间求解模型参数，因而更为准确。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，该信道的频率响应数学模型不包括方向图信息。

这样，在根据信道的频率响应数学模型构建下行信道频率响应数学模型时，不需要首先对信道的频率响应数学模型进行域变换，从而使得计算复杂度低、构建过程更为简单。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，信道的频率响应数学模型的表达式为：

其中，F(k,i)表示信道的频率响应数学模型，n＝1,2,...,N表示路径的编号，N表示路径的数量，d_n表示第n个路径的路程，θ_n表示第n个路径的到达角、a_n表示第n个路径的振幅、φ_n表示第n个路径的初相，λ_i表示第i个子载波频点对应的波长，i＝1,2,...,I表示子载波频点的编号，I表示子载波频点的数量，k＝1,2,...,K表示阵元的编号，K表阵元的数量，l表示阵元间距。

这样，该表达式提供了一种简单的信道的频率响应数学模型的具体形式。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上行信道的频率响应的目标似然谱的表达式为：

其中，Θ(d,θ)表示目标似然谱，h_UL(k,i)表示上行信道的频率响应，d表示路径的路程，θ表示路径的到达角，λ_UL,i表示第i个上行子载波频点对应的波长，i＝1,2,...,I表示子载波频点的编号，I表示子载波频点的数量，k＝1,2,...,K表示阵元的编号，K表阵元的数量，l表示阵元间距，||||₂表示欧几里得范数。

这样，该表达式提供了一种通过共轭补偿和相干累加获得的目标似然谱的具体形式。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，当天线阵列为面阵时，信道的频率响应数学模型的表达式为：

其中，F(k_H,k_V,i)表示信道的频率响应数学模型，n＝1,2,...,N表示路径的编号，N表示路径的数量，d_n表示第n个路径的路程，θ_n表示第n个路径的到达角、a_n表示第n个路径的振幅、φ_n表示第n个路径的初相，λ_i表示第i个子载波频点对应的波长，i＝1,2,...,I表示子载波频点的编号，I表示子载波频点的数量，k＝1,2,...,K表示阵元的编号，K表阵元的数量，l表示阵元间距，k_H表示天线阵列的行数，k_V表示天线阵列的列数，

表示第n条路径的水平角，γ_n表示第n条路径的俯仰角。

这样，该表达式提供了一种面阵情况下的信道的频率响应数学模型的具体形式。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，当天线阵列为双极化天线阵列时，上行信道的频率响应包括第一极化上行信道的频率响应和第二极化上行信道的频率响应，模型参数包括第一极化模型参数和第二极化模型参数，模型参数符合如下表达式：

其中，argmin表示求解使目标函数取得最小值时的变量值，i表示子载波频点的编号，k表示阵元的编号，λ表示子载波频点对应的波长，λ_UL表示上行子载波频点对应的波长，

表示第一极化上行信道的频率响应数学模型，

表示第二极化上行信道的频率响应数学模型，F表示信道的频率响应数学模型，

表示第一极化上行信道的频率响应，

表示第二极化上行信道的频率响应，||||₂表示欧几里得范数。

这样，在双极化天线阵列场景下，接入网设备可以通过将双极化的优化目标函数相加，来根据双极化信息联合求解模型参数，从而可以更加突显出真实多径在优化目标函数上形成的峰值，相对抑制噪声等干扰在目标优化函数上形成的伪峰，从而可以降低迭代次数，便于更加高效、准确地确定双极化情况下的模型参数。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，当天线阵列为双极化天线阵列时，上行信道的频率响应包括第一极化上行信道的频率响应和第二极化上行信道的频率响应。接入网设备根据上行信道的频率响应和各上行子载波频点，构建上行信道的频率响应的目标似然谱包括：接入网设备根据第一极化上行信道的频率响应和各上行子载波频点，构建上行信道的频率响应的第一极化似然谱。接入网设备根据第二极化上行信道的频率响应和各上行子载波频点，构建上行信道的频率响应的第二极化似然谱。其中，第一极化似然谱与第二极化似然谱的和即为目标似然谱。

这样，在双极化天线阵列场景下，接入网设备可以通过联合第一极化似然谱和第二极化似然谱来求解模型参数，从而更加突显出真实多径在目标似然谱上形成的谱峰，相对抑制噪声等干扰在目标似然谱上形成的伪峰，从而可以降低迭代次数，便于更加简单、高效、准确地确定模型参数。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，当天线阵列为双极化天线阵列时，各路径的振幅包括第一极化对应的各路径的振幅和第二极化对应的各路径的振幅，各路径的初相包括第一极化对应的各路径的初相和第二极化对应的各路径的初相，下行信道的频率响应包括第一极化下行信道的频率响应和第二极化下行信道的频率响应。接入网设备根据模型参数、信道的频率响应数学模型和各下行子载波频点，构建下行信道的频率响应包括：接入网设备根据模型参数中的各路径的路程、各路径的到达角、第一极化对应的各路径的振幅、第一极化对应的各路径的初相、信道的频率响应数学模型和各下行子载波频点，构建第一极化下行信道的频率响应。并且，接入网设备根据模型参数中的各路径的路程、各路径的到达角、第二极化对应的各路径的振幅、第二极化对应的各路径的初相、信道的频率响应数学模型和各下行子载波频点，构建第二极化下行信道的频率响应。

也就是说，在双极化天线阵列场景下，接入网设备可以根据双极化信息，分别构建双极化下行信道的频率响应。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，权值包括第一极化权值和第二极化权值。接入网设备根据下行信道的频率响应，计算各下行子载波频点的波束成形的权值包括：接入网设备根据第一极化下行信道的频率响应，计算第一极化对应的各下行子载波频点的波束成形的权值。并且，接入网设备根据第二极化下行信道的频率响应，计算第二极化对应的各下行子载波频点的波束成形的权值。

也就是说，在双极化天线阵列场景下，接入网设备可以根据双极化信息，分别计算双极化对应的各下行子载波频点的波束成形的权值。

结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，模型参数符合如下表达式：

其中，argmin表示求解使目标函数取得最小值时的变量值，i表示子载波频点的编号，k表示阵元的编号，λ表示子载波频点对应的波长，λ_UL表示上行子载波频点对应的波长，F_UL表示上行信道的频率响应数学模型，F表示信道的频率响应数学模型，h_UL表示上行信道的频率响应，||||₂表示欧几里得范数。

也就是说，在单极化天线阵列场景中，通过优化算法求解模型参数时，模型参数满足上述表示式。

第二方面，本申请实施例提供了一种接入网设备，包括：第一计算单元，用于计算上行信道的频率响应。第二计算单元，用于根据上行信道的频率响应和各上行子载波频点，计算信道的频率响应数学模型中的模型参数，模型参数在上、下行子载波频点具有互易性。构建单元，用于根据模型参数、信道的频率响应数学模型和各下行子载波频点，构建下行信道的频率响应。第三计算单元，用于根据下行信道的频率响应，计算各下行子载波频点的波束成形的权值。波束成形单元，用于根据权值对天线阵列进行下行波束成形，天线阵列为双极化天线阵列或单极化天线阵列。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，模型参数包括各路径的路程、各路径的到达角、各路径的振幅和各路径的初相。

结合第二方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，第二计算单元具体用于：根据上行信道的频率响应和各上行子载波频点，构建上行信道的频率响应的目标似然谱。根据目标似然谱计算各路径的目标值和各路径的到达角的目标值。根据各路径的路程的目标值和各路径的到达角的目标值，计算各路径的振幅的目标值和各路径的初相的目标值。

结合第二方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，第二计算单元具体用于：根据目标似然谱计算各路径的路程的初始值和各路径的到达角的初始值。根据各路径的路程的初始值和各路径的到达角的初始值，通过优化算法计算各路径的路程的目标值和各路径的到达角的目标值。

结合第二方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，第二计算单元具体用于：根据目标似然谱计算各路径的路程的初始值和各路径的到达角的初始值。根据目标似然谱、各路径的路程的初始值和各路径的到达角的初始值，通过搜索算法计算各路径的路程的目标值和各路径的到达角的目标值。

结合第二方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，信道的频率响应数学模型的表达式为：

结合第二方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上行信道的频率响应的目标似然谱的表达式为：

结合第二方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，当天线阵列为面阵时，信道的频率响应数学模型的表达式为：

表示第n条路径的水平角，γ_n表示第n条路径的俯仰角。

结合第二方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，当天线阵列为双极化天线阵列时，上行信道的频率响应包括第一极化上行信道的频率响应和第二极化上行信道的频率响应，模型参数包括第一极化模型参数和第二极化模型参数，模型参数符合如下表达式：

表示第一极化上行信道的频率响应数学模型，

表示第一极化上行信道的频率响应，

结合第二方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，当天线阵列为双极化天线阵列时，上行信道的频率响应包括第一极化上行信道的频率响应和第二极化上行信道的频率响应，第二计算单元具体用于：根据第一极化上行信道的频率响应和各上行子载波频点，构建上行信道的频率响应的第一极化似然谱。根据第二极化上行信道的频率响应和各上行子载波频点，构建上行信道的频率响应的第二极化似然谱。其中，第一极化似然谱与第二极化似然谱的和即为目标似然谱。

结合第二方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，当天线阵列为双极化天线阵列时，各路径的振幅包括第一极化对应的各路径的振幅和第二极化对应的各路径的振幅，各路径的初相包括第一极化对应的各路径的初相和第二极化对应的各路径的初相，下行信道的频率响应包括第一极化下行信道的频率响应和第二极化下行信道的频率响应。构建单元具体用于：根据模型参数中的各路径的路程、各路径的到达角、第一极化对应的各路径的振幅、第一极化对应的各路径的初相、信道的频率响应数学模型和各下行子载波频点，构建第一极化下行信道的频率响应。根据模型参数中的各路径的路程、各路径的到达角、第二极化对应的各路径的振幅、第二极化对应的各路径的初相、信道的频率响应数学模型和各下行子载波频点，构建第二极化下行信道的频率响应。

结合第二方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，权值包括第一极化权值和第二极化权值，第三计算单元具体用于：根据第一极化下行信道的频率响应，计算第一极化对应的各下行子载波频点的波束成形的权值。根据第二极化下行信道的频率响应，计算第二极化对应的各下行子载波频点的波束成形的权值。

结合第二方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，模型参数符合如下表达式：

第三方面，本申请实施例提供了一种接入网设备，包括：处理器、存储器、总线和通信接口；处理器与存储器通过总线连接，存储器用于存储计算机执行指令，当接入网设备运行时，处理器执行存储器存储的计算机执行指令，以使接入网设备执行如第一方面任意一种可能的实现方式中的波束成形方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，用于储存为上述接入网设备所用的计算机软件指令，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行如第一方面任意一种可能的实现方式中的波束成形方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行如第一方面任意一种可能的实现方式中的波束成形方法。

其中，上述第二方面至第五方面对应的有益效果，可以参见上述第一方面中的相关描述，这里不再赘述。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种通信***的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种接入网设备的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种波束成形方法流程图；

图4为本申请实施例提供的另一种波束成形方法流程图；

图5为本申请实施例提供的另一种波束成形方法流程图；

图6为本申请实施例提供的另一种接入网设备的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种接入网设备的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种接入网设备的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解，示例的给出了部分与本申请实施例相关概念的说明以供参考。如下所示：

波束成形：通过对多天线阵元接收到的各路信号进行加权合成，形成所需的理想信号的技术。

频点：各个子载波的频率大小。

路径：通信信道中的电磁波经过折反射、绕射后连接基站和用户之间的路线。

路径的路程：上述路线的长度。

路径的到达角：上述路线到达基站时与基站天线阵列方向的夹角。

似然谱：是常规谱估计的一种空间谱，这种空间谱还可以称为巴特莱特(Bartlett)谱等，是关于路程和到达角的二维函数，或者，也可以是关于路程或到达角的一维函数。

极化方向：指天线辐射时形成的电场强度的方向。

单极化天线：只包括一个极化方向的天线。

双极化天线：组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线，且工作在收发双工模式下。

阵元：即天线振子，天线阵列上的元器件，具有导向和放大电磁波的作用，用于使天线阵列接收到的电磁信号更强。

优化：指通过算法得到要求问题的更优解。

搜索算法：指利用计算机的高性能来有目的的穷举一个问题解空间的部分或所有的可能情况，从而求出问题的解的一种方法。

导向矢量：具有引导方向、指示方向的矢量。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

本申请实施例提供的技术方案可以应用于各种FDD移动通信***中设置有天线阵列的接入网设备。例如，这里的移动通信***可以是第三代移动通信技术(3rd generation mobile communication，3G)通信***，***移动通信技术(the 4th generation mobile communication，4G)通信***，以及未来演进网络，如第五代移动通信技术(5th-generation，5G)通信***。例如，这里的移动通信***可以是长期演进(long term evolution，LTE)***，3G相关的蜂窝***等，以及其他此类通信***。尤其地，可以应用于5G超密集组网(ultra dense network，UDN)***中。需要说明的是，5G标准中可以包括机器对机器(machine to machine，M2M)、D2M、宏微通信、增强型移动互联网(enhance mobile broadband，eMBB)、超高可靠性与超低时延通信(ultra reliable&low latency communication，uRLLC)以及海量物联网通信(massive machine type communication，mMTC)等场景，这些场景可以包括但不限于：接入网设备与接入网设备之间的通信场景，接入网设备与终端之间的通信场景等。

本申请实施例提供的技术方案可以应用于如图1所示的***架构中，该***架构中可以包括接入网设备100、以及与接入网设备100连接的一个或多个终端200。接入网设备100中设置有天线阵列，接入网设备100通过天线阵列发射和接收信号，从而与终端200进行通信。其中，接入网设备100在通过天线阵列发射信号前，可以配置波束成形的权值，从而根据该权值进行下行波束成形，并通过天线阵列进行信号发射。

其中，这里的接入网设备可以是中继站或接入点等。接入网设备可以是全球移动通信***(global system for mobile communication，GSM)或码分多址(code division multiple access，CDMA)网络中的基站收发信台(base transceiver station，BTS)，也可以是宽带码分多址(wideband code division multiple access，WCDMA)中的NB(NodeB)，还可以是LTE中的eNB或eNodeB(evolutional NodeB)。接入网设备100还可以是云无线接入网络(cloud radio access network，CRAN)场景下的无线控制器。接入网设备100还可以是未来5G网络中的网络设备或未来演进的公共陆地移动网络(public land mobile network，PLMN)中的网络设备等。未来5G网络中的网络设备可以包括新型无线电基站(new radio NodeB)，下一代基站(next generation NodeB，gNB)，或者传输点(transmission point)等。

在一个示例中，接入网设备可以通过如图2所示的结构实现。如图2所示，接入网设备可以包括上行探测子***、中射频子***、基带子***和天馈子***。其中，上行探测子***可以用于接收终端发送的信号例如信道探测参考信号(sounding reference signal，SRS)，计算上行信道的频率响应等。基带子***可以用于基本的物理层算法的实现。中射频子***可以用于在基带信号的基础上进行上变频(即将信号从基频上移到载频)，并解决上变频过程中产生的失真、误差等问题。天馈子***包括天线阵列，可以用于获取天线阵列的阵列结构，进而计算加权后的天线阵列的波束方向图，即用于进行下行波束成形。应该注意的是，在具体实现过程中，接入网设备还可以采用其他通用硬件架构，而并非仅仅局限于图2所示的一种硬件架构。其中，关于天线阵列波束成形权值的配置，具体可以在中射频子***中进行，也可以在基带子***中进行。

现有技术中的波束成形方案需要根据终端反馈的PMI构造波束成形的权值，从而使得波束成形的实时性较差，误差也较大。而实际上，在理想情况下，当天线阵列中各阵元的波束成形的权值向量与对应的下行信道的频率响应在天线数域上的分布互为共轭时，终端可以得到最大的SNR/接收功率增益。这就需要基站在发射前预先知道下行信道的频率响应。在目前采用的两种主要制式下，时分双工(time division duplexing，TDD)上、下行的信道的频率响应在天线数域上的分布具有互易性，而在频分双工(frequency division duplexing，FDD)制式下，由于频段的差别，上、下行的信道的频率响应在天线数域上的分布，不像TDD那样具有良好互易性。在此基础上，本申请实施例提供了一种波束成形方法，接入网设备可以根据上行信道的频率响应和信道的频率响应数学模型，构建下行信道的频率响应，并根据下行信道的频率响应计算波束成形的权值，从而进行下行波束成形，因而在计算波束成形的权值时并不需要像现有技术那样需要终端进行反馈，因而可以提高波束成形的实时性，减小由于实时性较差而导致的误差。

以下将以图1所示场景为例，结合附图对本申请实施例提供的方案进行详细说明。

参见图3，本申请实施例提供一种波束成形方法，包括：

301、接入网设备计算上行信道的频率响应。

其中，上行信道的频率响应用于描述上行信道在天线阵列各阵元、各上行子载波频点上的响应情况。在本步骤中，接入网设备可以根据从终端接收到的SRS等上行信号，计算上行信道的频率响应。

302、接入网设备根据上行信道的频率响应和各上行子载波频点，计算信道的频率响应数学模型中的模型参数，模型参数在上、下行子载波频点具有互易性。

接入网设备中可以预先设置有信道的频率响应数学模型，该信道的频率响应数学模型用于描述信道的频率响应，即信道在各子载波频点的响应情况。该信道的频率响应数学模型包括至少一个模型参数，该模型参数为信道多径参数，该模型参数在上、下行子载波频点具有互易性。

其中，由于上行子载波频点和下行子载波频点之间的频率间隔较大，各上行子载波频点之间的频率间隔较小，且各下行子载波频点之间的频率间隔较小，当该模型参数在上、下行子载波频点具有互易性时，可以理解的是，该模型参数在各上行子载波频点也具有互易性，且该模型参数在各下行子载波频点也具有互易性。也就是说，该模型参数在各上行子载波频点和各下行子载波频点具有互易性。可以理解为，该模型参数可以适用于各上、下行子载波频点，可以在各上、下行子载波频点间进行频点搬移。

这样，由于该信道的频率响应数学模型中的模型参数可以适用于各子载波频点，当将上行子载波频点代入该信道的频率响应数学模型时，该信道的频率响应数学模型可以用于表示上行信道的频率响应；当将下行子载波频点代入该信道的频率响应数学模型时，该信道的频率响应数学模型可以用于表示下行信道的频率响应。

因而，在根据上行信道的频率响应计算获得上述模型参数后，当将下行子载波频点和上述模型参数代入该信道的频率响应数学模型时，可以得到下行信道的频率响应。也就是说，当信道的频率响应数学模型的模型参数在上、下行子载波频点具有互易性时，可以使得重构下行信道的过程更为简单。

303、接入网设备根据模型参数、信道的频率响应数学模型和各下行子载波频点，构建下行信道的频率响应。

在步骤302中获得信道的频率响应数学模型中的模型参数后，接入网设备可以将下行子载波频点和获得的模型参数代入该信道的频率响应数学模型，从而得到下行信道的频率响应。

304、接入网设备根据下行信道的频率响应，计算各下行子载波频点的波束成形的权值。

由于当波束成形的权值与对应的下行信道的频率响应在天线数域上的分布互为共轭时，终端可以得到最大的波束成形SNR增益，因而在步骤303中得到下行信道的频率响应后，接入网设备可以根据下行信道的频率响应，计算各下行子载波频点的波束成形的权值。

其中，第i个下行子载波频点对应的波束成形的权值w_i的表达式可以为如下式1：

在式1中，h_DL(k,i)表示第k个阵元对应的第i个下行子载波频点在下行信道的频率响应，[]^H表示共轭矩阵，||||₂表示欧几里得范数。

接入网设备可以根据上述式1，分别获得各下行子载波频点在各阵元上对应的波束成形的权值。

305、接入网设备根据权值对天线阵列进行下行波束成形，该天线阵列为双极化天线阵列或单极化天线阵列。

其中，双极化天线阵列中的每个阵元对应两个极化方向，即第一极化方向和第二极化方向；单极化天线阵列中的每个阵元对应一个极化方向。在获得各下行子载波频点对应的波束成形的权值后，接入网设备可以将各下行子载波频点对应的波束成形的权值，加权在天线阵列的各阵元上进行下行波束成形，即将天线阵列各阵元上的权值乘以各自阵元上的信号，等效为天线阵列上的权值向量和信号向量做点积，而后进行信号发射。

在上述步骤301-305描述的波束成形方法中，接入网设备可以根据上行信道的频率响应和信道的频率响应数学模型，直接构建下行信道的频率响应，并根据下行信道的频率响应计算波束成形的权值，从而进行波束成形，因而在计算波束成形的权值时并不需要像现有技术那样需要终端进行反馈，从而可以提高波束成形的实时性，减小由于实时性较差而导致的误差。

需要说明的是，在本申请实施例中，由于信道的频率响应模型中的模型参数在上、下行子载波频点具有互易性，因而在根据上行信道的频率响应获得该模型参数后，将该模型参数和各下行子载波频点代入信道的频率响应数学模型，即可获得下行信道的频率响应，因而该种构建下行信道的频率响应的方法简单、实时，易于实现，从而降低了波束成形的权值的计算复杂度，提升了接入网设备的处理效率。

此外，在现有根据终端上报的PMI来构造波束成形的权值技术方案中，接入网设备通过构造码本集，并选择使得接收功率增益最大的码本来逼近最佳的权值，相当于是对h_DL所在的空间进行量化，从有限的离散值中选择最接近真实值的候选，这样就势必会引起量化误差。如果码本集稀疏，量化误差会增大，进而影响波束成形性能；如果码本集密集，尤其在Massive MIMO情况下，计算复杂度会非常大，进而影响效率。所以，PMI的量化误差对性能的影响是不可忽视的。

而且，在现有根据终端上报的PMI来构造波束成形的权值技术方案中，接入网设备需要针对不同的阵元、终端配置对应的码本集的，而只有配置数量庞大的码本集才可以保证量化误差尽可能小。根据3GPP标准文件，接入网设备侧在4端口下需要16码本，而在8端口下需要256码本，可以想见，16端口、32端口、甚至Massive MIMO***需要的64、128端口下所需要的码本集数目则更为庞大，这势必会增加通信***的计算负担和数据处理效率。

本申请实施例提供的技术方案，接入网设备通过直接构建下行信道的频率响应，并根据下行信道的频率响应来构造波束成形的权值，还可以避免由码本集带来的量化误差和庞大的数据处理、计算、缓存负担。

另外，现有技术中还有一种基于到达角(direction of arrival，DOA)估计的波束成形技术。其具体实现方式为：接入网设备基于上行SRS信号进行DOA估计，计算信道的主径的DOA；将DOA代入导向矢量，作为波束成形的权值；将该权值作为波束成形的权值加权在天线阵列上。该种方案过于依赖于DOA估计的精度，当DOA估计出现偏差时，波束成形的权值也将出现偏差。并且，该种方案仅估计信道的主径的DOA代入导向矢量作为波束成形的权值，也就是说，其他能量相对较弱的径会被忽略。这种方式对于只有一条径的视线(line of sight，LOS)信道或者主径非常明显而其他径非常弱小的信道较为适用，但是，对于非视线(not line of sight，NLOS)信道，尤其是存在多条能量相差较近的径时，这种方式只能得到一个DOA，因此基于该DOA计算的权值误差也较大。

与现有基于到达角DOA估计的波束成形技术相比，本申请实施例提供的技术方案不依靠对单个主径的DOA估计，而是通过直接构建下行信道的频率响应，根据下行信道的频率响应来构造波束成形的权值，这样单个主径的DOA估计精度不会对性能好坏产生决定性影响，并且对NLOS信道也具有很好的适用性。

在本申请实施例中，具有模型参数在上、下行子载波频点具有互易性这一特性的信道的频率响应数学模型的具体形式可以有多种，信道的频率响应数学模型中的模型参数具体也可以有多种不同的组合形式。例如，在一种可能的实现方式中，上述模型参数可以包括各路径的路程、各路径的到达角、各路径的振幅和各路径的初相。其在，各路径的路程、各路径的到达角、各路径的振幅和各路径的初相，在上、下行子载波频点具有互易性。值得注意的是，这里的各路径的路程并不是一个参数，当路径有N个时，这里的各路径的路程表示N个路径的路程，是N个参数；其它模型参数(各路径的到达角、各路径的振幅和各路径的初相)类似。

并且，本申请实施例提供的信道的频率响应数学模型是一种简化的模型，不包括天线方向图，不需要进行复杂的域变换等计算过程，因而通过该信道的频率响应数学模型构建天线阵列(尤其是双极化天线阵列)的下行信道的频率响应的过程较为简单。

示例性的，当模型参数包括各路径的路程、各路径的到达角、各路径的振幅和各路径的初相时，一种信道的频率响应数学模型的表达式可以为如下式2：

示例性的，当模型参数包括各路径的路程、到达角、振幅和初相时，另一种信道的频率响应数学模型的表达式可以参见如下式3：

上述式3表示的是当天线阵列是面阵的情况下，天线阵列对应的信道的频率响应数学模型，其中，F(k_H,k_V,i)表示信道的频率响应数学模型，k_H表示天线阵列的行数，k_V表示天线阵列的列数，

表示第n条路径的水平角，γ_n表示第n条路径的俯仰角。

另外，在本申请实施例中，接入网设备在步骤302中根据上行信道的频率响应和各上行子载波频点，求解信道的频率响应数学模型中的模型参数的方式可以有多种。示例性的，在第一种求解模型参数的方法中，接入网设备可以构建一个关于上行信道的频率响应的目标似然谱，根据该目标似然谱求解各模型参数。在第二种求解模型参数的方法中，接入网设备可以直接通过优化算法求解各模型参数。

例如，当模型参数包括各路径的路程、各路径的到达角、各路径的振幅和各路径的初相时，在上述第一种可能的实现方式中，步骤302的一种具体实施方式可以包括：

3021、接入网设备根据上行信道的频率响应和各上行子载波频点构建上行信道的频率响应的目标似然谱。

其中，这里的目标似然谱是关于路径的路程和路径的到达角中至少一种参数的函数。

3022、接入网设备根据目标似然谱计算各路径的目标值和各路径的到达角的目标值。

3023、接入网设备根据各路径的路程的目标值和各路径的到达角的目标值，计算各路径的振幅的目标值和各路径的初相的目标值。

其中，各模型参数的目标值是指各模型参数的最优值。由于目标似然谱是关于路径的路程和路径的到达角中至少一种参数的函数，因而可以根据目标似然谱首先获得各路径的目标值和各路径的到达角的目标值，而后再根据各路径的路程的目标值和各路径的到达角的目标值，计算各路径的振幅的目标值和各路径的初相的目标值。

上述第一种可能的实现方式具体还可以包括以下方式A和方式B。

在方式A中，上述步骤3022具体可以包括：

401、接入网设备根据目标似然谱计算各路径的路程的初始值和各路径的到达角的初始值。

402、接入网设备根据各路径的路程的初始值和各路径的到达角的初始值，通过优化算法计算各路径的路程的目标值和各路径的到达角的目标值。

在方式A中，上述步骤3022具体可以包括：

501、接入网设备根据目标似然谱计算各路径的路程的初始值和各路径的到达角的初始值。

502、接入网设备根据目标似然谱、各路径的路程的初始值和各路径的到达角的初始值，通过搜索算法计算各路径的路程的目标值和各路径的到达角的目标值。

其中，上述步骤401和步骤501中计算获得的各路径的路程的初始值和各路径的到达角的初始值仅为初始估计值，并不一定是各路径的路程和各路径的到达角的最优值，因而需要根据各路径的路程和各路径的到达角的初始值进一步计算各路径的路程和各路径的到达角的最优值，即估计各路径的路程和各路径的到达角的目标值。

在上述步骤401、步骤402和步骤501中，接入网设备可以构建一个目标似然谱，进而通过搜索算法在目标似然谱上确定峰值，从而求解模型参数，且该种方法较为简单。在步骤502中，接入网设备可以构建一个目标函数，通过优化算法(例如最大似然法)在目标函数上确定峰值，从而求解模型参数，且该种方法更为准确。

在实际的接入网设备中，天线阵列可以为双极化天线阵列，也可以为单极化天线阵列。以下将以式2所示的信道的频率响应数学模型为例，根据上述几种求解模型参数的方法，分别对单极化天线阵列场景和双极化天线阵列场景中的波束成形方法进行具体说明。

场景1：单极化天线阵列场景

该场景对应的波束成形方法流程图可以参见图4。在该场景中，接入网设备可以在步骤301中计算获得上行信道的频率响应h_UL(k,i)，该h_UL(k,i)可以根据各上行子载波频点和式2所示的信道的频率响应数学模型，被表示为如式4所示的上行信道的频率响应数学模型F_UL(k,i)：

其中，λ_UL,i表示第i个子载波频点对应的波长，F_UL(k,i)表示上行信道的频率响应数学模型，关于式4中其它参数的描述可以参见上述式2中的相关说明。

基于式4所示的上行信道的频率响应h_UL(k,i)，接入网设备可以在步骤3021中构建上行信道的频率响应的目标似然谱，该目标似然谱具体可以为如式5所示形式：

其中，Θ(d,θ)表示目标似然谱，h_UL(k,i)表示上行信道的频率响应，d表示路径的路程，θ表示路径的到达角，λ_UL,i表示第i个上行子载波频点对应的波长，i＝1,2,...,I表示子载波频点的编号，I表示子载波频点的数量，k＝1,2,...,K表示阵元的编号，K表阵元的数量，l表示阵元间距，上标“2”表示求平方。

在式5中，区别于各路径的路程d_n，d用于表示路径的路程这一参数；区别于各路径的到达角θ_n，θ用于表示路径的到达角这一参数。

根据如式5所示的目标似然谱，接入网设备可以在步骤401或步骤501中根据目标似然谱计算各路径的路程的初始值和各路径的到达角的初始值。

具体的，式5所示的目标似然谱对应的参数空间可以划分为多个网格点，接入网设备可以通过搜索算法在网格点上遍历搜索峰值，来估计各路径的路程d_n的初始值和各路径的到达角θ_n的初始值。其中，在网格点上遍历搜索峰值时，可以预先设定一个阈值范围(例如比最高峰值小10dB)，该阈值范围内的峰值数量即为路径的数量N。

需要说明的是，本申请实施例中的目标似然谱是一种通过对上行信道的频率响应的导向矢量(式4中的

)做共轭补偿后，再相干累加而形成的空间谱。

在通过共轭补偿得到的目标似然谱上进行峰值搜索时，只有搜索到真实值处的路径路程和到夹角时，每个k、i上的导向矢量才会消掉，即每个k、i上的相位可以对齐，相干累加之后可以达到最大值。而其他位置处的相位均不能对齐，即相干累加达不到最大值。因此这种共轭补偿方式，可以将真实值在目标似然谱上以峰值的方式突显出来，从而使得通过搜索谱峰求解模型参数的方式更为快速、准确。

另外，由于这种遍历搜索网格点对应的峰值的方式只是对d_n和θ_n进行了粗略的估计，网格点对应的峰值并不一定是整个目标似然谱的峰值，因而得到的模型参数的值只是初始值，并不一定是模型参数的最优值。

在得到各路径的路程的初始值和各路径的到达角的初始值之后，在步骤402中，接入网设备可以将得到的d_n的初始值和θ_n的初始值，代入到后续的优化求解过程中，进行进一步的精确估计，并通过消元的方法，将各路径的振幅a_n和各路径的初相φ_n用d_n和θ_n表示，从而首先计算出d_n的最优值和θ_n的最优值，也即d_n的目标值和θ_n的目标值，进而根据d_n的目标值和θ_n的目标值，计算a_n的最优值和φ_n的最优值，也即a_n的目标值和φ_n的目标值。

其中，通过优化算法求解模型参数过程的具体实现可以如下：

由式4可知，对于每一组模型参数估计值

都可以通过信道的频率响应模型构建出上行信道的频率响应数学模型F′_UL(k,i)即：

其中，F′_UL(k,i)表示与一组模型参数估计值

对应的上行信道的频率响应数学模型F_UL(k,i)。

模型参数的最优估计值

是使得F_UL(k,i)最逼近于步骤301中计算获得的真实的h_UL(k,i)，所以，对模型参数估计的问题可以转化为如下所示的优化问题：

也就是说，在该场景中，模型参数符合如下表达式：

其中，argmin表示求解使目标函数取得最小值时的变量值，i表示子载波频点的编号，k表示阵元的编号，λ表示子载波频点对应的波长，λ_UL表示上行子载波频点对应的波长，F_UL表示上行信道的频率响应数学模型，F表示信道的频率响应数学模型，h_UL表示上行信道的频率响应。

F_UL(k,i|λ)＝F(k,i|λ_UL)可以表明，上行信道的频率响应数学模型为，将各上行子载波频点对应的波长λ_UL代入信道的频率响应数学模型后得到的表达式。

上述式7所示的优化问题可以按照下列步骤求解：

(1)、将式4式写成矩阵形式，记

则式4式可以用矩阵表示为

H_UL,i＝Z_iD_iB 式13

进一步，记

联合I个上行子载波频点对应的式13，则全带宽的总的上行信道的频率响应数学模型可以表示为

G_UL＝Y_ULB 式16

(2)、基于式16表示的矩阵形式，式7所示的优化问题可以表示为

当

固定时，

的最优化问题即转化为线性规划问题，此时最优解可以表示为

其中，

表示

的伪逆。

(3)、优化问题式17可以转化为一个只和

有关，也就是只和

有关的优化问题，即

也就是说，通过消元的方式可以将式17中4N维优化问题，转化为式19中的2N维优化问题，这样可以降低计算复杂度，使得计算过程更为简单。

(4)、针对优化问题式19，可以采用单纯形法(例如下山单纯形法Nelder-Mead法)确定峰值，从而求得最优的

这里求得的

即分别为模型参数d_n的目标值和θ_n的目标值。

在上述步骤402中得到最优的

之后，在步骤3023中，接入网设备可以基于最优的

通过上述式18计算最优的

即

这里求得的

即分别为模型参数a_n的目标值、φ_n的目标值。

至此，模型参数d_n、θ_n、a_n、φ_n的求解完成。

以上主要是以上述求解模型参数的第一种可能的实现方式中的方式A为例进行说明的，对于上述第一种可能的实现方式中的方式B，由于d_n的初始值和θ_n的初始值是在参数空间划分的网格点上遍历搜索目标似然谱的峰值得到的解，并不一定是最优解，即网格点对应的峰值，并不一定是整个目标似然谱的峰值，因而接入网设备还可以在步骤502中通过遍历搜索目标似然谱上初始值附近的峰值，即在网格点附近对应的峰值，从而得到d_n的目标值和θ_n的目标值，进而可以通过式18得到a_n的目标值和φ_n的目标值。

另外，对于上述求解模型参数的第二种可能的实现方式，接入网设备可以不通过目标似然谱求解d_n的初始值和θ_n的初始值，而直接根据式17所示的优化目标函数，通过优化算法(例如极大似然法)求解d_n的目标值、θ_n的目标值、a_n的目标值和φ_n的目标值。由于该种方式是在整个参数空间中搜索峰值，因而得到的模型参数更为精确。

在得到模型参数d_n、θ_n、a_n、φ_n的目标值后，接入网设备可以在步骤303中根据模型参数、信道的频率响应数学模型和各下行子载波频点，构建下行信道的频率响应数学模型F_DL(k,i)，该F_DL(k,i)即为接入网设备构建的下行信道的频率响应h_DL(k,i)：

需要说明的是，这里的h_DL(k,i)是根据模型参数以及信道的频率响应数学模型重构出的下行信道的频率响应，并不是真实的下行信道的频率响应。

在步骤304中，接入网设备可以基于构建出的下行信道的频率响应，得到上述式1所示的各下行子载波频点对应的最佳波束成形的权值。

在得到波束成形的权值后，接入网设备可以在步骤305中，根据该权值对天线阵列进行下行波束成形，而后进行信号发射。

可见，本申请实施例提供的波束成形方法，可以在单极化场景下，通过构建下行信道的频率响应，从而计算波束成形的权值以进行波束成形。

场景2：双极化天线阵列场景

该场景对应的波束成形方法流程图可以参见图5。在该场景中，由于双极化天线阵列中的每个阵元可以对应两个极化方向，因而接入网设备可以联合两个极化方向分别对应的信道特性重构下行信道的频率响应，从而进行波束成形。具体过程如下：

接入网设备可以在步骤301中计算获得上行信道的频率响应，该上行信道的频率响应可以包括第一极化上行信道的频率响应

和第二极化上行信道的频率响应

其中，该

可以根据各上行子载波频点和信道的频率响应数学模型，被表示为如式22所示的第一极化上行信道的频率响应数学模型

该

可以根据各上行子载波频点和信道的频率响应数学模型，被表示为如式23所示的第二极化上行信道的频率响应数学模型

其中，i＝1,2,...,I表示子载波频点的编号，I表示子载波频点的数量，k＝1,2,...,K表示阵元的编号，K表阵元的数量，l表示阵元间距，n＝1,2,...,N表示路径的编号，N表示路径的数量，d_n表示第n个路径的路程，θ_n表示第n个路径的到达角，

表示第一极化对应的第n个路径的振幅，

表示第二极化对应的第n个路径的振幅，

表示第一极化对应的第n个路径的初相，

表示第二极化对应的第n个路径的初相，λ_UL,i表示第i个上行子载波频点对应的波长。

接入网设备在步骤3021中，根据上行信道的频率响应和各上行子载波频点，构建上行信道的频率响应的目标似然谱可以包括：

接入网设备根据第一极化上行信道的频率响应和各上行子载波频点，构建上行信道的频率响应的第一极化似然谱；接入网设备根据第二极化上行信道的频率响应和各上行子载波频点，构建上行信道的频率响应的第二极化似然谱，第一极化似然谱和第二极化似然谱的和即为目标似然谱。

其中，第一极化似然谱和第二极化似然谱的形式可以参考上述式4。具体的，第一极化似然谱Θ⁺(d,θ)的表达式可以参见如下式24，第二极化似然谱Θ^-(d,θ)的表达式可以参见如下式25，第一极化似然谱和第二极化似然谱相加后的目标似然谱Θ^DP(d,θ)的表达式可以参见如下式26：

在得到式26所示的目标似然谱后，与上述单极化场景类似，接入网设备可以在步骤401或步骤501中，根据目标似然谱计算各路径的路程的初始值和各路径的到达角的初始值。

具体的，式26所示的目标似然谱对应的参数空间可以划分为多个网格点，接入网设备可以通过搜索算法在网格点上遍历搜索峰值，来估计各路径的路程d_n的初始值和各路径的到达角θ_n的初始值。

需要说明的是，由于式24和式25所示的似然谱是对导向矢量共轭补偿和相干累加形成的空间谱，因而可以将真实值在目标似然谱上以谱峰的方式突显。并且，由于双极化情况下，模型参数d_n、θ_n是一样的，因此可以将双极化的似然谱(第一极化似然谱和第二极化似然谱)相加，从而融合成一个总的目标似然谱，进而根据总的目标似然谱来联合估计d_n初始值和θ_n的初始值。由于在双极化情况下，对于噪声等无用信号，在第一极化似然谱上是峰时，在第二极化似然谱上很可能不是峰，例如可能是谷；对于有用信号，在第一极化似然谱上是峰时，在第二极化似然谱上也是峰，因而通过将双极化的似然谱相加，可以更加突显出真实多径在目标似然谱上形成的谱峰，相对抑制噪声等干扰在目标似然谱上形成的伪峰，从而可以降低迭代次数，便于更加简单、高效、准确地确定双极化情况下d_n和θ_n的初始值。

在得到各路径的路程的初始值和各路径的到达角的初始值之后，在步骤402中，接入网设备可以将得到的d_n的初始值和θ_n的初始值，代入到后续的优化求解过程中，进行进一步的精确估计，并通过消元的方法，将各路径的振幅a_n和各路径的初相φ_n用d_n和θ_n表示，从而首先计算出d_n的最优值和θ_n的最优值，也即d_n的目标值和θ_n的目标值，进而计算a_n的最优值和φ_n的最优值，也即a_n的目标值和φ_n的目标值。

需要说明的是，在双极化场景下，各路径的振幅a_n包括第一极化对应的各路径的振幅

和第二极化对应的各路径的振幅

各路径的初相φ_n包括第一极化对应的各路径的初相

和第二极化对应的各路径的初相

相对应的，各路径的振幅的目标值也包括第一极化对应的各路径的振幅的目标值和第二极化对应的各路径的振幅的目标值，各路径的初相的目标值也包括第一极化对应的各路径的初相的目标值和第二极化对应的各路径的初相的目标值。

其中，通过优化算法求解模型参数的过程具体如下：

由式22和式23可知，对于每一组参数估计值

都可以通过信道的频率响应模型构建出一对双极化的上行信道的频率响应数学模型，即第一极化上行信道的频率响应数学模型

和第二极化上行信道的频率响应数学模型

其中，

表示与一组模型参数估计值

对应的第一极化上行信道的频率响应数学模型

表示与一组模型参数估计值

对应的第二极化上行信道的频率响应数学模型

模型参数的最优估计值

是使得

最逼近于步骤301中计算获得的真实的

且使得

最逼近于步骤301中计算获得的真实的

所以，对模型参数估计的问题可以转化为如式29所示的优化问题：

也就是说，在该场景中，模型参数符合如下表达式：

在式30中，argmin表示求解使目标函数取得最小值时的变量值，i表示子载波频点的编号，k表示阵元的编号，λ表示子载波频点对应的波长，λ_UL表示上行子载波频点对应的波长，

表示第一极化上行信道的频率响应数学模型，

表示第一极化上行信道的频率响应，

表示第二极化上行信道的频率响应。

其中，第一极化模型参数可以包括第一极化对应的各路径的振幅和第一极化对应的各路径的初相，第二极化模型参数可以包括第二极化对应的各路径的振幅和第二极化对应的各路径的初相。

可以表明，第一极化上行信道的频率响应数学模型为，将各上行子载波频点对应的波长λ_UL和第一极化模型参数，代入信道的频率响应数学模型后得到的表达式。

可以表明，第二极化上行信道的频率响应数学模型为，将各上行子载波频点对应的波长λ_UL和第二极化模型参数代入信道的频率响应数学模型后得到的表达式。

值得强调的是，当接入网设备将式27和式28所示的双极化的优化目标函数，融合为式29所示的优化目标函数来联合优化求解时，由于在双极化情况下，对于噪声等无用信号，在第一极化优化目标函数上是峰时，在第二极化优化目标函数上很可能不是峰，例如可能是谷；对于有用信号，在第一极化优化目标函数上是峰时，在第二极化优化目标函数上也是峰，因而通过将双极化的优化目标函数相加，可以更加突显出真实多径在优化目标函数上形成的峰值，相对抑制噪声等干扰在目标优化函数上形成的伪峰，从而可以降低迭代次数，便于更加高效、准确地确定双极化情况下的模型参数。

上述式29所示的优化问题可以按照下列步骤求解：

(1)、将式22、式23分别写成矩阵形式，记

则式22、式23可以用矩阵表示为

进一步，记

联合I个上行子载波频点对应的式37、式38，则全带宽的总的上行信道的频率响应数学模型可以表示为

(2)、基于式42和式43表示的矩阵形式，式29所示的优化问题可以表示为

当

固定时，

其中，

表示

的伪逆。

(3)、优化问题式44可以转化为一个只和

有关，也就是只和

有关的优化问题，即

也就是说，通过消元的方式可以将式44中6N维优化问题，转化为式47中的2N维优化问题，这样可以降低计算复杂度，使得计算过程更为简单。

(4)、针对优化问题式47，可以采用单纯形法(例如下山单纯形法Nelder-Mead法)进行搜索，求得最优的

这里求得的

即分别为模型参数d_n的目标值和θ_n的目标值。

在上述步骤402中得到最优的

之后，在步骤3023中，接入网设备可以基于最优的

通过上述式45、式46计算最优的

即

这里求得的

即分别为模型参数

的目标值、

的目标值和

的目标值。

至此，模型参数d_n、θ_n、

的求解完成。

以上主要是以上述求解模型参数的第一种可能的实现方式中的方式A为例进行说明的，对于上述第一种可能的实现方式中的方式B，与上述单极化场景类似，由于d_n的初始值和θ_n的初始值是在参数空间划分的网格点上遍历搜索目标似然谱的峰值得到的解，并不一定是最优解，即网格点对应的峰值，并不一定是整个目标似然谱的峰值，因而接入网设备还可以在步骤502中通过遍历搜索目标似然谱上初始值附近的峰值，即网格点附近对应的峰值，从而得到d_n的目标值和θ_n的目标值，进而可以通过式45和式46得到

的目标值、

的目标值。

另外，与上述单极化场景类似，对于上述求解模型参数的第二种可能的实现方式，接入网设备可以不通过目标似然谱求解d_n的初始值和θ_n的初始值，而直接根据式44通过优化算法求解d_n的目标值、θ_n的目标值、

的目标值、

的目标值和

的目标值。并且，由于该种方式是在整个参数空间中遍历搜索，因而得到的模型参数更为精确。

在得到模型参数d_n、θ_n、

的目标值后，在双极化情况下，接入网设备在步骤303中根据模型参数、信道的频率响应数学模型和各下行子载波频点，构建下行信道的频率响应可以包括：

3031、接入网设备根据模型参数中的各路径的路程、各路径的到达角、第一极化对应的各路径的振幅、第一极化对应的各路径的初相、信道的频率响应数学模型和各下行子载波频点，构建第一极化下行信道的频率响应。

3032、接入网设备根据模型参数中的各路径的路程、各路径的到达角、第二极化对应的各路径的振幅、第二极化对应的各路径的初相、信道的频率响应数学模型和各下行子载波频点，构建第二极化下行信道的频率响应。

具体的，接入网设备可以构建如下所示的第一极化下行信道的频率响应数学模型

和第二极化下行信道的频率响应数学模型

该

即为接入网设备构建的第一极化下行信道的频率响应

该

即为接入网设备构建的下行信道的频率响应

在双极化情况下，波束成形的权值包括第一极化权值和第二极化权值，接入网设备在上述步骤304根据下行信道的频率响应，计算各下行子载波频点的波束成形的权值包括：

3041、接入网设备根据第一极化下行信道的频率响应，计算第一极化对应的各下行子载波频点的波束成形的权值。

3042、接入网设备根据第二极化下行信道的频率响应，计算第二极化对应的各下行子载波频点的波束成形的权值。

在步骤304中，接入网设备可以分别基于构建出的第一极化下行信道的频率响应和第二极化下行信道的频率响应，得到式52所示的各下行子载波频点对应的第一极化最佳波束成形的权值，和式53所示的各下行子载波频点对应的第二极化最佳波束成形的权值。

可见，本申请实施例提供的波束成形方法，可以在双极化场景下，利用双极化特性构建双极化下行信道的频率响应，从而根据双极化下行信道的频率响应计算波束成形的权值，以进行波束成形。

并且，尤其在双极化场景下，与采用其它数学模型相比，由于本申请实施例提供的信道的频率响应数学模型的模型参数在上、下行子载波频点具有互易性，因而使得重构下行信道的过程更为简单。

此外，需要说明的是，上述两个场景中求解获得的信道的频率响应数学模型中的模型参数的值，并不是信道多径参数的实际值，而是对信道多径参数的估计值。该模型参数以及重构的下行信道的频率响应，除了可以用于进行波束成形外，还可以有多方面的应用，例如：

(1)、目标定位

根据估计的信道多径参数例如时延(即路径的路程)、到达角对目标进行几何反演计算，以获得目标在空间中的具***置。

(2)、上行覆盖增强

根据信道参数估计和信道重构，在上行链路中，可以通过一定带宽的信道频率响应，重构出相邻带宽的信道频率响应，使得可用于发射SRS的上行带宽成倍增加，达到上行覆盖增强的目的。

(3)、信道估计降噪

传统的降噪方案通过截断时延域上的信道响应拖尾的分量来实现。但由于不知道信道具体的多径时延位置，因此在时延域上的截断非常不精确，有可能仍然会留下大部分噪声分量，也有可能会把部分信号也截断掉。而通过信道参数估计则可以在截断前准确知道多径的时延位置，进而准确的去掉噪声分量，保留信号分量，使得降噪效果更明显。

上述主要从各个网元之间交互的角度对本申请实施例提供的方案进行了介绍。可以理解的是，各个网元，例如接入网设备、终端为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的算法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

本申请实施例可以根据上述方法示例对接入网设备进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，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。

在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下，图6示出了上述和实施例中涉及的接入网设备的一种可能的组成示意图，如图6所示，该接入网设备可以包括：第一计算单元601、第二计算单元602、构建单元603、第三计算单元604和波束成形单元605。

其中，第一计算单元用于支持接入网设备执行图3所示的波束成形方法中的步骤301。第二计算单元602用于支持接入网设备执行图3中的步骤302，以及前文中的步骤3021、步骤3022、步骤3023、步骤401、步骤402、步骤501和步骤502。构建单元603用于支持接入网设备执行图3所示的波束成形方法中的步骤303，以及前文中的步骤3031和步骤3032。第三计算单元604用于支持接入网设备执行图3所示的波束成形方法中的步骤304，以及前文中的步骤3041和步骤3042。波束成形单元605用于支持接入网设备执行图3所示的波束成形方法中的步骤305。

在本申请实施例中，在另一种模块划分方式中，如图2所示，该接入网设备可以包括：上行探测子***701、基带子***702、中射频子***703、以及天馈子***704。其中，上述第一计算单元601的功能可以通过上行探测子***701实现，第二计算单元602的功能可以通过基带子***702实现，构建单元603的功能可以通过基带子***703实现，第三计算单元604的功能可以通过基带子***702或中射频子***703实现，波束成形单元605的功能可以通过天馈子***704实现。

需要说明的是，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。

本申请实施例提供的接入网设备，用于执行上述数据处理方法，因此可以达到与上述数据处理方法相同的效果。

在采用集成的单元的情况下，图7示出了上述实施例中所涉及的接入网设备的另一种可能的组成示意图。如图7所示，该接入网设备包括：处理模块801和通信模块802。

处理模块801用于对接入网设备的动作进行控制管理，例如，处理模块801用于支持接入网设备执行图3、图4和图5中的步骤，和/或用于本文所描述的技术的其它过程。通信模块802用于支持接入网设备与其他网络实体的通信，例如与图1中示出的终端之间的通信。接入网设备还可以包括存储模块803，用于存储接入网设备的程序代码和数据。

其中，处理模块801可以是处理器或控制器。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等等。通信模块802可以是收发器、收发电路或通信接口等。存储模块803可以是存储器。

当处理模块801为处理器，通信模块802为通信接口，存储模块803为存储器时，本申请实施例所涉及的接入网设备可以为图8所示的接入网设备。

进一步地，上述图2和图6中的接入网设备是以功能单元的形式来呈现的。这里的“单元”可以指特定应用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)，电路，执行一个或多个软件或固件程序的处理器和存储器，集成逻辑电路，和/或其他可以提供上述功能的器件。在一个简单的实施例中，本领域的技术人员可以想到图2和图6中的接入网设备也可以采用图8所示的形式。各单元可以通过图8的处理器和存储器来实现。

如图8所示，接入网设备可以包括一个或多个端口904，与收发器903相耦合。收发器903可以是发射器，接收器或其组合，从其它网元通过端口904发送或接收数据包。处理器901耦合到收发器903，用于处理数据包。处理器901可包含一个或多个多核处理器和/或存储器902。处理器901可以是一个通用处理器，专用集成电路，或数字信号处理器(digital signal processing，DSP)。

存储器902可为非瞬时性的存储介质，与处理器901相耦合，用于保存不同类型的数据。存储器902可包含只读存储器(read only memory，ROM)，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是磁盘存储器。

本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，用于储存为上述图2、图6、图7或图8所示接入网设备所用的计算机软件指令，其包含用于执行上述方法实施例所设计的程序。通过执行存储的程序，可以实现波束成形。

本申请实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述方法实施例所实现的波束成形方法。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，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，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的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，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，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，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、随机存取存储器RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

一种波束成形方法，其特征在于，包括：

计算上行信道的频率响应；

根据所述上行信道的频率响应和各上行子载波频点，计算信道的频率响应数学模型中的模型参数，所述模型参数在上、下行子载波频点具有互易性；

根据所述模型参数、所述信道的频率响应数学模型和各下行子载波频点，构建下行信道的频率响应；

根据所述下行信道的频率响应，计算各下行子载波频点的波束成形的权值；

根据所述权值对天线阵列进行下行波束成形，所述天线阵列为双极化天线阵列或单极化天线阵列。
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模型参数包括各路径的路程、各路径的到达角、各路径的振幅和各路径的初相。
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述上行信道的频率响应和各上行子载波频点，计算信道的频率响应数学模型中的模型参数包括：

根据所述上行信道的频率响应和所述各上行子载波频点，构建所述上行信道的频率响应的目标似然谱；

根据所述目标似然谱计算所述各路径的目标值和所述各路径的到达角的目标值；

根据所述各路径的路程的目标值和所述各路径的到达角的目标值，计算所述各路径的振幅的目标值和所述各路径的初相的目标值。
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标似然谱计算所述各路径的目标值和所述各路径的到达角的目标值包括：

根据所述目标似然谱计算所述各路径的路程的初始值和所述各路径的到达角的初始值；

根据所述各路径的路程的初始值和所述各路径的到达角的初始值，通过优化算法计算各路径的路程的目标值和各路径的到达角的目标值。
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标似然谱计算所述各路径的目标值和所述各路径的到达角的目标值包括：

根据所述目标似然谱计算所述各路径的路程的初始值和所述各路径的到达角的初始值；

根据所述目标似然谱、所述各路径的路程的初始值和所述各路径的到达角的初始值，通过搜索算法计算各路径的路程的目标值和各路径的到达角的目标值。
根据权利要求2-5任一项所述的方法，其特征在于，所述信道的频率响应数学模型的表达式为：

其中，F(k,i)表示所述信道的频率响应数学模型，n＝1,2,...,N表示路径的编号，N表示路径的数量，d_n表示第n个路径的路程，θ_n表示第n个路径的到达角、a_n表示第n个路径的振幅、φ_n表示第n个路径的初相，λ_i表示第i个子载波频点对应的波长，i＝1,2,...,I表示子载波频点的编号，I表示子载波频点的数量，k＝1,2,...,K表示阵元的编号，K表阵元的数量，l表示阵元间距。
根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述上行信道的频率响应的目标似然谱的表达式为：

其中，Θ(d,θ)表示所述目标似然谱，h_UL(k,i)表示上行信道的频率响应，d表示路径的路程，θ表示路径的到达角，λ_UL,i表示第i个上行子载波频点对应的波长，i＝1,2,...,I表示子载波频点的编号，I表示子载波频点的数量，k＝1,2,...,K表示阵元的编号，K表阵元的数量，l表示阵元间距，|| ||₂表示欧几里得范数。
根据权利要求2-5任一项所述的方法，其特征在于，当所述天线阵列为面阵时，所述信道的频率响应数学模型的表达式为：

其中，F(k_H,k_V,i)表示所述信道的频率响应数学模型，n＝1,2,...,N表示路径的编号，N表示路径的数量，d_n表示第n个路径的路程，θ_n表示第n个路径的到达角、a_n表示第n个路径的振幅、φ_n表示第n个路径的初相，λ_i表示第i个子载波频点对应的波长，i＝1,2,...,I表示子载波频点的编号，I表示子载波频点的数量，k＝1,2,...,K表示阵元的编号，K表阵元的数量，l表示阵元间距，k_H表示天线阵列的行数，k_V表示天线阵列的列数，
表示第n条路径的水平角，γ_n表示第n条路径的俯仰角。
根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，当所述天线阵列为双极化天线阵列时，所述上行信道的频率响应包括第一极化上行信道的频率响应和第二极化上行信道的频率响应，所述模型参数包括第一极化模型参数和第二极化模型参数，所述模型参数符合如下表达式：

其中，argmin表示求解使目标函数取得最小值时的变量值，i表示子载波频点的编号，k表示阵元的编号，λ表示子载波频点对应的波长，λ_UL表示上行子载波频点对应的波长，
表示第一极化上行信道的频率响应数学模型，
表示第二极化上行信道的频率响应数学模型，F表示所述信道的频率响应数学模型，
表示第一极化上行信道的频率响应，
表示第二极化上行信道的频率响应，|| ||₂表示欧几里得范数。
根据权利要求3-9任一项所述的方法，其特征在于，当所述天线阵列为双极化天线阵列时，所述上行信道的频率响应包括第一极化上行信道的频率响应和第二极化上行信道的频率响应，所述根据所述上行信道的频率响应和所述各上行子载波频点，构建所述上行信道的频率响应的目标似然谱包括：

根据所述第一极化上行信道的频率响应和所述各上行子载波频点，构建所述上行信道的频率响应的第一极化似然谱；

根据所述第二极化上行信道的频率响应和所述各上行子载波频点，构建所述上行信道的频率响应的第二极化似然谱；

所述第一极化似然谱与所述第二极化似然谱的和即为所述目标似然谱。
根据权利要求2-10任一项所述的方法，其特征在于，当所述天线阵列为双极化天线阵列时，所述各路径的振幅包括所述第一极化对应的各路径的振幅和所述第二极化对应的各路径的振幅，所述各路径的初相包括所述第一极化对应的各路径的初相和所述第二极化对应的各路径的初相，所述下行信道的频率响应包括第一极化下行信道的频率响应和第二极化下行信道的频率响应，所述根据所述模型参数、所述信道的频率响应数学模型和各下行子载波频点，构建下行信道的频率响应包括：

根据所述模型参数中的各路径的路程、各路径的到达角、第一极化对应的各路径的振幅、第一极化对应的各路径的初相、所述信道的频率响应数学模型和所述各下行子载波频点，构建第一极化下行信道的频率响应；

根据所述模型参数中的各路径的路程、各路径的到达角、第二极化对应的各路径的振幅、第二极化对应的各路径的初相、所述信道的频率响应数学模型和所述各下行子载波频点，构建第二极化下行信道的频率响应。
根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述权值包括第一极化权值和第二极化权值，所述根据所述下行信道的频率响应，计算各下行子载波频点的波束成形的权值包括：

根据所述第一极化下行信道的频率响应，计算第一极化对应的各下行子载波频点的波束成形的权值；

根据所述第二极化下行信道的频率响应，计算第二极化对应的各下行子载波频点的波束成形的权值。
根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述模型参数符合如下表达式：

其中，argmin表示求解使目标函数取得最小值时的变量值，i表示子载波频点的编号，k表示阵元的编号，λ表示子载波频点对应的波长，λ_UL表示上行子载波频点对应的波长，F_UL表示上行信道的频率响应数学模型，F表示所述信道的频率响应数学模型，h_UL表示上行信道的频率响应，|| ||₂表示欧几里得范数。
一种接入网设备，其特征在于，包括：

第一计算单元，用于计算上行信道的频率响应；

第二计算单元，用于根据所述上行信道的频率响应和各上行子载波频点，计算信道的频率响应数学模型中的模型参数，所述模型参数在上、下行子载波频点具有互易性；

构建单元，用于根据所述模型参数、所述信道的频率响应数学模型和各下行子载波频点，构建下行信道的频率响应；

第三计算单元，用于根据所述下行信道的频率响应，计算各下行子载波频点的波束成形的权值；

波束成形单元，用于根据所述权值对天线阵列进行下行波束成形，所述天线阵列为双极化天线阵列或单极化天线阵列。
根据权利要求14所述的接入网设备，其特征在于，所述模型参数包括各路径的路程、各路径的到达角、各路径的振幅和各路径的初相。
根据权利要求15所述的接入网设备，其特征在于，所述第二计算单元具体用于：

根据所述上行信道的频率响应和所述各上行子载波频点，构建所述上行信道的频率响应的目标似然谱；

根据所述目标似然谱计算所述各路径的目标值和所述各路径的到达角的目标值；

根据所述各路径的路程的目标值和所述各路径的到达角的目标值，计算所述各路径的振幅的目标值和所述各路径的初相的目标值。
根据权利要求16所述的接入网设备，其特征在于，所述第二计算单元具体用于：

根据所述目标似然谱计算所述各路径的路程的初始值和所述各路径的到达角的初始值；

根据所述各路径的路程的初始值和所述各路径的到达角的初始值，通过优化算法计算各路径的路程的目标值和各路径的到达角的目标值。
根据权利要求16所述的接入网设备，其特征在于，所述第二计算单元具体用于：

根据所述目标似然谱计算所述各路径的路程的初始值和所述各路径的到达角的初始值；

根据所述目标似然谱、所述各路径的路程的初始值和所述各路径的到达角的初始值，通过搜索算法计算各路径的路程的目标值和各路径的到达角的目标值。
根据权利要求15-18任一项所述的接入网设备，其特征在于，所述信道的频率响应数学模型的表达式为：

其中，F(k,i)表示所述信道的频率响应数学模型，n＝1,2,...,N表示路径的编号，N表示路径的数量，d_n表示第n个路径的路程，θ_n表示第n个路径的到达角、a_n表示第n个路径的振幅、φ_n表示第n个路径的初相，λ_i表示第i个子载波频点对应的波长，i＝1,2,...,I表示子载波频点的编号，I表示子载波频点的数量，k＝1,2,...,K表示阵元的编号，K表阵元的数量，l表示阵元间距。
根据权利要求19所述的接入网设备，其特征在于，所述上行信道的频率响应的目标似然谱的表达式为：

其中，Θ(d,θ)表示所述目标似然谱，h_UL(k,i)表示上行信道的频率响应，d表示路径的路程，θ表示路径的到达角，λ_UL,i表示第i个上行子载波频点对应的波长，i＝1,2,...,I表示子载波频点的编号，I表示子载波频点的数量，k＝1,2,...,K表示阵元的编号，K表阵元的数量，l表示阵元间距，|| ||₂表示欧几里得范数。
根据权利要求15-18任一项所述的接入网设备，其特征在于，当所述天线阵列为面阵时，所述信道的频率响应数学模型的表达式为：

其中，F(k_H,k_V,i)表示所述信道的频率响应数学模型，n＝1,2,...,N表示路径的编号，N表示路径的数量，d_n表示第n个路径的路程，θ_n表示第n个路径的到达角、a_n表示第n个路径的振幅、φ_n表示第n个路径的初相，λ_i表示第i个子载波频点对应的波长，i＝1,2,...,I表示子载波频点的编号，I表示子载波频点的数量，k＝1,2,...,K表示阵元的编号，K表阵元的数量，l表示阵元间距，k_H表示天线阵列的行数，k_V表示天线阵列的列数，
表示第n条路径的水平角，γ_n表示第n条路径的俯仰角。
根据权利要求14-21任一项所述的接入网设备，其特征在于，当所述天线阵列为双极化天线阵列时，所述上行信道的频率响应包括第一极化上行信道的频率响应和第二极化上行信道的频率响应，所述模型参数包括第一极化模型参数和第二极化模型参数，所述模型参数符合如下表达式：

其中，argmin表示求解使目标函数取得最小值时的变量值，i表示子载波频点的编号，k表示阵元的编号，λ表示子载波频点对应的波长，λ_UL表示上行子载波频点对应的波长，
表示第一极化上行信道的频率响应数学模型，
表示第二极化上行信道的频率响应数学模型，F表示所述信道的频率响应数学模型，
表示第一极化上行信道的频率响应，
表示第二极化上行信道的频率响应，|| ||₂表示欧几里得范数。
根据权利要求16-22任一项所述的接入网设备，其特征在于，当所述天线阵列为双极化天线阵列时，所述上行信道的频率响应包括第一极化上行信道的频率响应和第二极化上行信道的频率响应，所述第二计算单元具体用于：

根据所述第一极化上行信道的频率响应和所述各上行子载波频点，构建所述上行信道的频率响应的第一极化似然谱；

根据所述第二极化上行信道的频率响应和所述各上行子载波频点，构建所述上行信道的频率响应的第二极化似然谱；

所述第一极化似然谱与所述第二极化似然谱的和即为所述目标似然谱。
根据权利要求15-23任一项所述的接入网设备，其特征在于，当所述天线阵列为双极化天线阵列时，所述各路径的振幅包括所述第一极化对应的各路径的振幅和所述第二极化对应的各路径的振幅，所述各路径的初相包括所述第一极化对应的各路径的初相和所述第二极化对应的各路径的初相，所述下行信道的频率响应包括第一极化下行信道的频率响应和第二极化下行信道的频率响应，所述构建单元具体用于：

根据所述模型参数中的各路径的路程、各路径的到达角、第一极化对应的各路径的振幅、第一极化对应的各路径的初相、所述信道的频率响应数学模型和所述各下行子载波频点，构建第一极化下行信道的频率响应；

根据所述模型参数中的各路径的路程、各路径的到达角、第二极化对应的各路径的振幅、第二极化对应的各路径的初相、所述信道的频率响应数学模型和所述各下行子载波频点，构建第二极化下行信道的频率响应。
根据权利要求24所述的接入网设备，其特征在于，所述权值包括第一极化权值和第二极化权值，所述第三计算单元具体用于：

根据所述第一极化下行信道的频率响应，计算第一极化对应的各下行子载波频点的波束成形的权值；

根据所述第二极化下行信道的频率响应，计算第二极化对应的各下行子载波频点的波束成形的权值。
根据权利要求14-21任一项所述的接入网设备，其特征在于，所述模型参数符合如下表达式：

其中，argmin表示求解使目标函数取得最小值时的变量值，i表示子载波频点的编号，k表示阵元的编号，λ表示子载波频点对应的波长，λ_UL表示上行子载波频点对应的波长，F_UL表示上行信道的频率响应数学模型，F表示所述信道的频率响应数学模型，h_UL表示上行信道的频率响应，|| ||₂表示欧几里得范数。
一种接入网设备，其特征在于，包括：处理器、存储器、总线和通信接口；

所述存储器用于存储计算机执行指令，所述处理器与所述存储器通过所述总线连接，当所述接入网设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述计算机执行指令，以使所述接入网设备执行如权利要求1-13任意一项所述的波束成形方法。