[发明专利]一种基于量子禁忌搜索算法的波束赋形码本搜索方法

权利要求书

1.一种基于量子禁忌搜索算法的波束赋形码本搜索方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：根据分别储存有模拟型预编码器和组合器的两个码本P_codebook和C_codebook，设定量子禁忌搜索算法所需的量子矩阵Q(t)，并对量子矩阵Q(t)进行初始化操作，t为当前迭代次数；

S2：通过量子测量得到量子矩阵Q(t)的相邻解集合N，对相邻解集合N中每个超出范围的解进行修剪操作，并计算每个解对应的目标函数值；

S3：检测算法循环过程中是否陷入局部最优解，并对已陷入局部最优解的算法运用量子非门X操作，跳出局部最优解；

S4：在相邻解集合N中确定最优解s^b和最差解s^w，对两矩阵间相异处运用量子旋转门R(Δθ)，使相邻解集合N里的解向最优解收敛。

2.根据权利要求1所述的基于量子禁忌搜索算法的波束赋形码本搜索方法，其特征在于：所述步骤S1中，模拟预编码器P和模拟组合器矩阵C分别储存在码本P_codebook和P_codebook中，P和C根据式(1)、(2)得到：

式(1)、(2)中，分别为发送端射频链路数量、接收端射频链路数量；分别为发送天线阵列响应向量、接收天线阵列响应向量，根据式(3)、(4)得到：

式(3)、(4)中，j表示复数中的虚数单位；λ是信号的波长，d表示天线的间隔；N_t代表发送端发送天线的数量，N_r代表接收端接收天线的数量；是发送端第l条路径上离开的方位角，是接收端第l条路径上到达的方位角。

3.根据权利要求1所述的基于量子禁忌搜索算法的波束赋形码本搜索方法，其特征在于：所述步骤S1中，方位角分别由个二进制位来表示，即根据式(5)、(6)得到：

式(5)中，因此，码本P_codebook和C_codebook中分别有个模拟预编码器和个模拟组合器；由此模拟预编码器、模拟组合器矩阵由n_t,n_r的值确定。

4.根据权利要求1所述的基于量子禁忌搜索算法的波束赋形码本搜索方法，其特征在于：所述步骤S1中，设定的量子禁忌搜索算法所需的量子矩阵Q(t)根据式(7)得到：

式(7)中，t表示当前迭代次数，分别是用来表示方位角的二进制位数，分别为发送端射频链路数量、接收端射频链路数量且虚线的左侧是模拟预编码器矩阵，右侧为模拟组合器矩阵，矩阵中每一行使用二进制编码来表示n_t,n_r的值；因此量子矩阵Q(t)中包含个量子比特，每一个都是叠加量子态，根据式(8)得到：

式(8)中，|0＝[0,1]^T，|1＝[1,0]^T；系数|α|²和|β|²分别代表量子态测量后塌缩到0和1的概率，两者关系根据式(9)得到：

|α|²+|β|²＝1， (9)

接下来将量子矩阵Q(t)初始化为Q(0)，在Q(0)中，每个叠加态量子比特系数都设置为即量子态被测量后塌缩到0和1的概率都是