[发明专利]阵列天线子向量循环约束优化波束形成系统及方法

权利要求书

1.阵列天线子向量循环约束优化波束形成系统，其特征在于，包括加法单元、算法优化单元、参考信号输入端、信号输出端及至少两路接收优化信道，各路接收优化信道的输出端分别与加法单元的各输入端一一对应连接，加法单元的输出端作为信号输出端；

针对任意一路接收优化信道，其包括接收天线、放大滤波模块、解调模块及乘法模块，所述接收天线作为该路接收优化信道的输入端，接收天线与放大滤波模块的输入端连接，放大滤波模块的输出端与解调模块的输入端连接，解调模块的输出端与乘法模块的一个输入端连接，乘法模块的输出端作为该路接收优化信道的输出端；

所述算法优化单元包括参考信号输入端、至少与接收优化信道数量相同的解调信号输入端、至少与接收优化信道数量相同的复数权值输出端及至少与接收优化信道数量相同的反馈信号输入端，各路接收优化信道的放大滤波解调模块的输出端分别与一个解调信号输入端一一对应连接，各路接收优化信道的乘法模块的另一个输入端分别与一个复数权值输出端一一对应连接，各路接收优化信道的乘法模块的输出端分别与一个反馈信号输入端一一对应连接，参考信号输入端用于输入参考信号；

所述算法优化单元根据各乘法模块的输出信号及各解调模块的输出信号优化其输出的各复数权值，具体为：设置约束矩阵C及约束系数向量q，设置输入信号向量x＝[x₁,x₂,......,x_N]^T、阵列天线的波束向量w＝[w₁,w₂,......,w_N]^T及输入信号自相关矩阵R＝E[x^*x^T]，则w_i代表第i个复数权值，x_i代表第i个放大滤波解调模块的输出信号，这里，T是求向量转置操作，*是求复数共轭操作，E是求期望值操作，则加法单元的输出信号为y＝w^Hx；

将波束向量w分割为M个子向量，则有M为大于等于1且小于等于N的正整数，这里是第j个权值子向量，j为大于等于1且小于等于M的正整数；

对应的，也将输入信号向量x分割为M个子向量，则有这里是第j个输入信号子向量，其对应于权值向量的子向量也将系统约束矩阵C分割为M个子矩阵，则有这里是第j个约束子矩阵；则对应乘法模块的子向量输出为余阵列的输出

算法优化单元根据各乘法模块的输出信号及各解调模块的输出信号直接对子向量进行优化；在每一个更新周期，一次优化更新一个子向量然后优化更新下一个子向量依次推进，完成所有子向量的优化更新后即完成一个更新周期，接着再重复进行下一个更新周期，优化过程循环进行，以此获得整体优化波束向量，输出各复数权值；

优化时，包括以下步骤：

步骤1、获取系统约束矩阵并设置约束系数向量q及波束子向量令j＝1，这里，N_j是第j个波束子向量的尺度；

步骤2、获得此时的输入信号子向量输入信号向量加法模块的输出y＝w^Hx，及对应乘法单元的输出信号为计算信号自相关矩阵及互相关向量

步骤3、计算各个波束子向量，计算公式为：

步骤4、组合各波束子向量得到波束向量然后判断j+1是否大于M，若是则令j＝1，并回到步骤2，否则令j＝j+1，并回到步骤2。

2.如权利要求1所述的阵列天线子向量循环约束优化波束形成系统，其特征在于，所述约束矩阵C根据输入的参考信号计算，其计算公式为：

C＝E[sx^*]

其中，s是参考信号。

3.如权利要求1所述的阵列天线子向量循环约束优化波束形成系统，其特征在于，在将波束向量w分割为M个子向量时，每两个分割出的子向量之中至少有一个不同的复数权值，且针对任意一个分割出的子向量，其中的各复数权值为相邻的各复数权值。

4.如权利要求3所述的阵列天线子向量循环约束优化波束形成系统，其特征在于，在将波束向量w分割为M个子向量时，每两个分割出的子向量之中所包含的复数权值的数量相同或不同。