[发明专利]一种基于波束选择的幂迭代混合波束赋形方法

权利要求书

1.一种基于波束选择的幂迭代混合波束赋形方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)无线通信系统收发端交换码本信息并保存；

(2)发射端通过训练序列将码本中所有可能的波束矢量p_i进行发射，接收端以全向方式接收信号并记录信噪比接收端以同样的方式训练码本中的波束矢量q_j，信噪比记为根据收发两侧射频链路数目和以及记录的信噪比，分别选择一组最好的发射波束和接收波束然后反馈索引值；

(3)发射端以模拟域波束赋形矩阵和非零初始数字域波束赋形矩阵发送数据流其中为单位矩阵；接收端以模拟域波束赋形矩阵对接收信号进行处理并归一化，得到接收端数字域波束赋形矩阵是发送数据流数目；

(4)接收端通过步骤(2)和步骤(3)中得到的波束赋形矩阵和发送数据流其中为单位矩阵，发射端利用波束赋形矩阵处理信号并归一化，而后更新数字域波束赋形矩阵是接收数据流数目；

(5)重复步骤(3)和步骤(4)的训练过程，直到达到预定的迭代次数，最后获得发射端混合波束赋形矩阵为和接收端混合波束赋形矩阵为和

2.如权利要求1所述的基于波束选择的幂迭代混合波束赋形方法，其特征在于，步骤(1)中，无线通信系统收发端交换码本信息并保存具体包括如下步骤：

(11)根据收发端不同的系统结构设计波束选择的码本P和Q；

(12)收发端通过天线的全向方式交换各自的码本信息并保存至本地。

3.如权利要求1所述的基于波束选择的幂迭代混合波束赋形方法，其特征在于，步骤(2)中，发射端通过训练序列将码本中所有可能的波束矢量p_i进行发射，接收端以全向方式接收信号并记录信噪比接收端以同样的方式训练码本中的波束矢量q_j，信噪比记为根据收发两侧射频链路数目和以及记录的信噪比，分别选择一组最好的发射波束和接收波束然后反馈索引值具体包括如下步骤：

(21)发射端从码本P中选择波束矢量p_i对参考信号的发射相位进行控制，接收端通过全向方式接收经过信道的参考信号，计算叠加了不同波束矢量的参考信号在接收端的信噪比选出个信噪比最大的参考信号，其中为发射端的射频链路数，并根据参考信号叠加的波束赋形矢量p_i从码本P中获得对应的索引值

(22)接收端则从码本Q中选择波束矢量q_j对参考信号进行波束赋形并发射，发送端同样以全向方式对参考信号进行接收检测，计算信噪比选出个信噪比最大的参考信号，为接收端的射频链路数，同时从码本Q获得对应的索引值

(23)收发端反馈索引值和然后从各自的码本中选择索引值对应的波束矢量组成模拟波束赋形矩阵和

4.如权利要求1所述的基于波束选择的幂迭代混合波束赋形方法，其特征在于，步骤(3)中，发射端以模拟域波束赋形矩阵和非零初始数字域波束赋形矩阵发送数据流其中为单位矩阵；接收端以模拟域波束赋形矩阵对接收信号进行处理并归一化，得到接收端数字域波束赋形矩阵具体包括如下步骤：

(31)发射端随机生成非零初始数字域波束赋形矩阵的维度为其中是发送数据流数目，并结合步骤(2)中得到的模拟域波束赋形矩阵发送数据流为单位矩阵，N_S为数据流个数；

(32)接收端以步骤(2)中的模拟域波束赋形矩阵处理信号，同时归一化列矢量，并对列矢量做投影处理，公式如下：

v_j＝v_j-v₁^Hv_jv₁-…-v_j-1^Hv_jv_j-1；

最后更新接收端数字域波束赋形矩阵H为下行信道矩阵，N_noise为随机叠加的噪声矩阵。

5.如权利要求1所述的基于波束选择的幂迭代混合波束赋形方法，其特征在于，步骤(4)中，接收端通过步骤(2)和步骤(3)中得到的波束赋形矩阵和发送数据流其中为单位矩阵，发射端利用波束赋形矩阵处理信号并归一化，而后更新数字域波束赋形矩阵具体包括如下步骤：

(41)接收端应用步骤(2)中的模拟域波束赋形矩阵和步骤(3)中得到的数字域波束赋形矩阵发送数据流为单位矩阵，N_S为数据流个数；

(42)发射端通过模拟域波束赋形矩阵对信号进行整合，归一化列矢量并进行投影映射，过程如下：

u_i＝u_i-u₁^Hu_iu₁-…-u_i-1^Hu_iu_i-1；

更新发射端数字域波束赋形矩阵H为下行信道矩阵，N_noise为随机叠加的噪声矩阵。