【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信领域，特别是涉及一种波束形成方法、信号发射装置和信号传输系统。
技术介绍
1、毫米波是指频率在24ghz以上的高频无线电波。市面上的无线通信一般采用频率在2400-2483.5mhz的ism波段。由于毫米波的频率较高，因此基于毫米波的无线通信技术相对于现有的基于ism波段的无线通信技术，能够取得更高的带宽、更低的延迟和更高的传输速率，更适用于高保真音频传输领域。
2、但是，毫米波的高频率和窄波束，导致了毫米波的传播损耗较高，信号容易被人体、建筑和家具遮挡，如何克服毫米波传播损耗较高、信号容易被阻塞的问题，是当前毫米波通信技术需要克服的重要难题。
技术实现思路
1、基于此，本专利技术的目的在于，提供一种波束形成方法、信号发射装置和信号传输系统，其采用结合mimo的相控阵天线发射毫米波信号，并通过改进的波束形成方法实现快速且精确地调整波束方向，使毫米波信号的能量聚焦在目标设备的位置，从而克服了毫米波通信传播损耗高和信号阻塞的问题。
2、本专利技术提供一种相控阵天线的波束形成方法，包括步骤：se1，获取当前环境信息，以及目标设备的当前目标信息；se2，根据所述当前环境信息和当前目标信息，预测未来环境信息和未来目标信息，得到预测条件；se3，根据所述预测条件确定最优波束；se4，根据所述最优波束，求解每个天线单元的相位偏移值；se5，根据所述相位偏移值控制每个天线单元发射的信号的相位，使得相控阵天线输出实际波束。
3、本专利技术的波
4、进一步地，步骤se2具体为：通过一预测模型，根据所述当前环境信息和当前目标信息，预测未来环境信息和未来目标信息，得到预测条件；所述预测模型为机器学习模型，由历史环境信息和历史目标信息训练而成，用于根据当前环境信息和当前目标信息预测未来环境信息和未来目标信息。
5、进一步地，所述预测模型为lstm模型；所述lstm模型通过以下训练方法进行训练：st1，获取历史环境信息和历史目标信息；st2，将所述历史环境信息和历史目标信息切分为若干片段，作为训练样本输入至所述lstm模型；st3，所述lstm模型对每一个片段进行特征提取和预测，得到预测片段；st4，对比所述预测片段和当前片段对应的下一个片段，计算损失函数；st5，根据所述损失函数，优化所述lstm模型的参数；st6，重复步骤st3-st5，所述lstm模型每获得一次预测片段就更新一次参数，直到lstm模型的参数收敛或参数更新次数达到设定的阈值，获得训练完成的lstm模型。
6、进一步地，步骤se3具体为：根据所述预测条件中的未来目标信息确定最优波束的方向和覆盖范围，根据所述预测条件中的未来环境信息排除干扰源，从而确定最优波束。
7、进一步地，步骤se4具体为：根据相控阵天线的几何排布，获取输出波束和每个天线单元的相位偏移值的关系公式；将所述最优波束作为输出波束代入至所述关系公式中，求解所述最优波束对应的每个天线单元的相位偏移值。
8、进一步地，所述波束形成方法还包括步骤：sj，实时监测并修正所述实际波束。本专利技术根据实际波束和最优波束的差异自动修正实际波束，提高了波束控制的精确性。
9、进一步地，步骤sj具体包括：sj1，监测所述实际波束，并计算所述实际波束与最优波束的差异函数；sj2，以所述差异函数梯度下降为方向，修正所述相位偏移值；sj3，根据所述修正后的相位偏移值控制每个天线单元发射的信号的相位，从而实时修正所述实际波束。
10、基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种基于毫米波的信号发射装置，包括：mimo相控阵天线系统和控制器；所述mimo相控阵天线系统包括按照预设阵列排布的多个天线单元；所述控制器通过控制每个天线单元发射信号的相位，控制所述信号收发装置最终输出的毫米波波束；其中，所述控制器包括以下模块：信息获取模块，用于获取当前环境信息，以及目标设备的当前目标信息；预测模块，用于根据所述当前环境信息和当前目标信息，预测未来环境信息和未来目标信息，得到预测条件；最优波束确定模块，用于根据所述预测条件确定最优波束；相位计算模块，用于根据所述最优波束，求解每个天线单元的相位偏移值；天线控制模块，用于根据所述相位偏移值控制每个天线单元发射的信号的相位。
11、进一步地，所述预测模块具体为预测模型；所述预测模型为机器学习模型，由历史环境信息和历史目标信息训练而成，用于根据当前环境信息和当前目标信息预测未来环境信息和未来目标信息。
12、基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种基于毫米波的信号传输系统，包括发射设备和目标设备；所述发射设备向所述目标设备发射毫米波波束，从而与所述目标设备进行无线通信；其中，所述发射设备为上述的任一种基于毫米波的信号发射装置。
13、为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本专利技术。
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1.一种相控阵天线的波束形成方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1的相控阵天线的波束形成方法，其特征在于：
3.根据权利要求2的相控阵天线的波束形成方法，其特征在于：
4.根据权利要求1的相控阵天线的波束形成方法，其特征在于：
5.根据权利要求1的相控阵天线的波束形成方法，其特征在于：
6.根据权利要求1的相控阵天线的波束形成方法，其特征在于：
7.根据权利要求6的相控阵天线的波束形成方法，其特征在于：
8.一种基于毫米波的信号发射装置，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的基于毫米波的信号发射装置，其特征在于：
10.一种基于毫米波的信号传输系统，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种相控阵天线的波束形成方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1的相控阵天线的波束形成方法，其特征在于：
3.根据权利要求2的相控阵天线的波束形成方法，其特征在于：
4.根据权利要求1的相控阵天线的波束形成方法，其特征在于：
5.根据权利要求1的相控阵天线的波束形成方法，其特征在于：
【专利技术属性】
技术研发人员：黄汉贵，张常华，詹楚伟，黄小强，赵定金，
申请(专利权)人：广东保伦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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