[发明专利]一种基于两时隙的一比特反馈协作波束成形方法

说明书

该发明公开了一种基于两时隙的一比特反馈协作波束成形方法，属于无线通信领域，主要涉及基于两时隙的一比特反馈协作波束成形技术。在不增加系统开销的条件下，每个时隙仍然只反馈一个比特信息，利用当前时隙的反馈和上一时隙的反馈值决定下一时隙的相位扰动步长和校正因子，在保留之前算法的优势上，实时的调整相位扰动步长和校正因子，在相位差很小时适当减小扰动步长，远离收敛值时适当增加扰动步长，提高扰动的正确率，加快了收敛的速度。

技术领域

本发明属于无线通信领域，主要涉及基于两时隙的一比特反馈协作波束成形技术。

背景技术

近年来波束成形技术得到了广泛的研究，其是数字信号处理技术和天线技术的融合，目的是用于信号的定向传输和接收，以达到最大的传输效率。波束成形技术可以通过多天线阵列各路信号的加权合成，形成所需的特定方向的信号。其中最关键的技术是MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术，旨在发送端和接收端配备多个天线，显著的提高通信的质量和信道容量。然而在实际的应用场景中，有的终端难以配备多个天线，因此很多系统都是以分布式的通信网络构成。在本文所研究的分布式无线传感网络中，多个传感节点向目标节点发送相同的信息，当它们同时协作传输时，多个节点则构成了该分布式系统的多天线结构。通过协作波束成形技术，最大限度的提高了传输距离和传输效率，降低通信成本。

波束成形技术将多路信号加权合成，形成所需的理想信号并发送到接收端，将原来全方向的接收方位图变成了有零点和最大指向的波瓣图，可以极大的改善接收端的信噪比。实现波束成形中各路信号的权值计算一般分为两种方法。第一种是当已知链路的全局信道状态信息CSI 时，通过发送节点间的交互，计算相应的发送权值。第二种则是利用接收端的反馈动态的调整发送端的各路权值，以使接收端达到预定的要求。第一种方法对节点的计算能力和CSI要求过高，且通信开销较大导致实现难度大。而第二种方法对信道信息要求不高，对于结构简单、通信距离短、能耗低的传感节点来说，更容易实现更高的通信效率。

以下文献介绍了目前基于一比特反馈的协作波束成形技术方法：

文献[1]Mudumbai R,Hespanha J,Madhow U,et al.Scalable feedback controlfor distributed beamforming in sensor networks[C]//Information Theory,2005.ISIT 2005. Proceedings.International Symposium on.IEEE Xplore,2005:137-141.该方法首次提出了一比特反馈迭代算法，其目的是为了使节点的相位达到对齐，在每个时隙为每个传送节点附加一个随机扰动相位，并同时发送到接收端。接收侧检测信号强度增强，说明本次扰动成功。此时向发送端反馈比特1，否则反馈比特0.若发送端接收到反馈比特1后，保持之前的扰动值，否则抛弃该扰动值，进行下一次随机扰动，反复迭代以使接收信号相位达到对齐并收敛。这种算法只有在反馈1的时候才对权值扰动操作，从而导致扰动速度过慢。