1.一种用户数据的模拟波束赋形方法,其特征在于,包括:获取各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵;根据所述各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵建立模拟波束赋形的目标函数;根据所述目标函数,生成使所述各通信链路的最小信干噪比的和最大的模拟波束赋形权值向量;根据所述模拟波束赋形权值向量,对待发送的用户数据进行模拟波束赋形;所述目标函数为:其中, 表示上行链路的信干噪比, 表示下行链路的信干噪比,L表示用户对数或赋形波束个数, 表示第l个赋形波束的模拟波束赋形权值向量, 表示第l′个赋形波束的模拟波束赋形权值向量, 表示第j个赋形波束的模拟波束赋形权值向量,h u,l 表示第l个赋形波束的上行信道矩阵,h u,j 表示第j个赋形波束的上行信道矩阵,h d,l 表示第l个赋形波束的下行信道矩阵,P l′ 表示第l′个赋形波束的功率,P j 表示第j个赋形波束的功率, 和 分别表示上行链路和下行链路的噪声功率。
2.根据权利要求1所述的模拟波束赋形方法,其特征在于,所述目标函数的第一约束条件为:其中,P l 表示第l个赋形波束的功率,P HAPS 表示临近空间高空平台的最大功率,β表示用户接收机的干扰门限值,M表示临近空间高空平台的存储因子,N t 表示临近空间高空平台的天线数。
3.根据权利要求2所述的模拟波束赋形方法,其特征在于,根据所述目标函数,生成使所述各通信链路的最小信干噪比的和最大的模拟波束赋形权值向量,包括:采用上图法简化所述目标函数,对简化后的目标函数增加第二约束条件;采用半定松弛法对所述第一约束条件和所述第二约束条件进行简化,得到简化后的约束条件;采用内点法和二分法对所述简化后的约束条件进行求解,得到模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵;对所述可行松弛矩阵进行特征分解,得到所述模拟波束赋形权值向量。
4.根据权利要求3所述的模拟波束赋形方法,其特征在于,采用上图法简化所述目标函数,对简化后的目标函数增加第二约束条件,包括:采用上图法将所述目标函数简化为:对所述简化后的目标函数增加第二约束条件:其中,γ表示上行链路和下行链路信干噪比的共同下界。
5.根据权利要求4所述的模拟波束赋形方法,其特征在于,采用半定松弛法对所述第一约束条件和所述第二约束条件进行简化,得到的简化后的约束条件为:其中,Trace(·)表示求矩阵的迹,W l 表示第l个赋形波束的模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵,W l′ 表示第l′个赋形波束的模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵,W j 表示第j个赋形波束的模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵, H u,l 和H d,l 分别表示第l个赋形波束的上行信道矩阵和下行信道矩阵的等效信道矩阵,
6.根据权利要求5所述的模拟波束赋形方法,其特征在于,采用内点法和二分法对所述简化后的约束条件进行求解,得到模拟波束赋形权值向量的可行松弛矩阵,包括:步骤S331:根据所述信干噪比的预设上界和预设下界确定第一信干噪比;步骤S332:将所述第一信干噪比替换所述简化后的约束条件中的所述上行链路和下行链路信干噪比的共同下界,采用内点法对所述简化后的约束条件进行求解;步骤S333:判断是否存在所述第一信干噪比对应的满足所述简化后的约束条件的可行解,当存在所述可行解时,执行步骤S334;步骤S334:使用所述第一信干噪比更新所述信干噪比的预设下界;步骤S335:判断所述信干噪比的当前预设上界与预设下界的差值是否小于预设值,当所述信干噪比的当前预设上界与预设下界的差值小于预设值时,执行步骤S336;步骤S336:记录当前可行松弛矩阵。
7.根据权利要求6所述的模拟波束赋形方法,其特征在于,当不存在所述可行解时,使用所述第一信干噪比更新所述信干噪比的预设上界,根据所述信干噪比的当前预设上界和预设下界更新所述第一信干噪比,返回所述步骤S332。
8.根据权利要求6所述的模拟波束赋形方法,其特征在于,当所述信干噪比的当前预设上界与预设下界的差值大于或等于所述预设值时,根据所述信干噪比的当前预设上界和预设下界更新所述第一信干噪比,返回所述步骤S332。
9.根据权利要求6-8任一项所述的模拟波束赋形方法,其特征在于,对所述可行松弛矩阵进行特征分解,得到所述模拟波束赋形权值向量,包括:对所述可行松弛矩阵进行特征分解,得到特征分解结果 其中,矩阵X l 表示所述可行松弛矩阵的特征向量构成的矩阵,矩阵Y l 表示所述可行松弛矩阵的特征值构成的对角矩阵;根据所述矩阵Y l 中的最大特征值,得到所述最大特征值对应的X l 中的特征向量x l ;根据以下公式得到所述模拟波束赋形权值向量:
10.一种用户数据的模拟波束赋形装置,其特征在于,包括:信息获取模块,用于获取各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵;目标函数建立模块,用于根据所述各通信链路的上行信道矩阵和下行信道矩阵建立模拟波束赋形的目标函数;权值向量生成模块,用于根据所述目标函数,生成使所述各通信链路的最小信干噪比的和最大的模拟波束赋形权值向量;波束赋形模块,用于根据所述模拟波束赋形权值向量,对待发送的用户数据进行模拟波束赋形;所述目标函数为:其中, 表示上行链路的信干噪比, 表示下行链路的信干噪比,L表示用户对数或赋形波束个数, 表示第l个赋形波束的模拟波束赋形权值向量, 表示第l′个赋形波束的模拟波束赋形权值向量, 表示第j个赋形波束的模拟波束赋形权值向量,h u,l 表示第l个赋形波束的上行信道矩阵,h u,j 表示第j个赋形波束的上行信道矩阵,h d,l 表示第l个赋形波束的下行信道矩阵,P l′ 表示第l′个赋形波束的功率,P j 表示第j个赋形波束的功率, 和 分别表示上行链路和下行链路的噪声功率。
11.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-9任一项所述的模拟波束赋形方法。
12.一种用户数据的模拟波束赋形设备,其特征在于,包括:存储器和处理器,所述存储器和所述处理器之间互相通信连接,所述存储器中存储有计算机指令,所述处理器通过执行所述计算机指令,从而执行如权利要求1-9任一项所述的模拟波束赋形方法。