[发明专利]一种基于短码长信息论的非自适应性波束对准方法

权利要求书

1.一种基于短码长信息论的非自适应性波束对准方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：把接收端及通过其接收到的导频信号抽象成球状模型，使立体空间内的导频信号投影在水平面和垂直面；

S2：确定波束搜索的分辨率和搜索次数N，其中M为接收端波束搜索码本的码字长度，N为接收端波束搜索码本的码字数量；每个码字产生的波束的主瓣覆盖范围和波束模式相同，每个码字位产生的波束指向的角度不同但角度间隔相同，得到所有码字，从而生成波束搜索码本矩阵C；

S3：生成每次波束搜索使用的码字c_(i，·)，得到部分码本矩阵G，c_(i，j)＝1表示第i次波束搜索会判断波束是否在范围内，反之本次波束搜索不会判断；

令N′＝log₂M，则部分码本矩阵G如下：

S4：使用PEG-QC算法构造校验矩阵H，分别对生成的部分码本矩阵G中的每一列进行编码，得到完整的大小为N×M的波束搜索码本矩阵C；

S5：接收端在根据波束搜索码本矩阵C顺序进行Z次波束搜索时，若发射端在本次波束搜索的波束覆盖范围内，则接收端将此次波束搜索标记为“1”，否则标记为“0”，从而使接收端得到发射端方向角度的长度为N的带噪方向序列x；

S6：接收端根据校验矩阵H，使用译码算法对带噪方向序列x进行译码，得到去噪方向序列y；

S7：将得到的去噪方向序列y与波束搜索码本矩阵C的每一列比较，得到差异最小的一列所对应的码字位，进而得到该码字位对应的波束指向的角度，最终完成波束对准。

2.根据权利要求1所述的基于短码长信息论的非自适应性波束对准方法，其特征在于：步骤S4中，使用PEG-QC算法构造LDPC码的校验矩阵H，或构造蒙特卡洛法或巴氏系数法的校验矩阵H。

3.根据权利要求2所述的基于短码长信息论的非自适应性波束对准方法，其特征在于：步骤S4所述使用PEG-QC算法构造LDPC码的校验矩阵H，具体包括以下步骤：

S41：根据校验矩阵H的大小(N-N′)×N确定其扩展因子b；

S42：利用PEG算法构造大小为的移位基矩阵A；

S43：根据移位基矩阵A中“1”元素的位置，设置移位值d_ij，构造移位矩阵D

其中a_ij为移位基矩阵A中的第i行第j列的元素，d_ij为移位矩阵D中的第i行第j列的元素；

S44：根据移位矩阵D，用单位矩阵和零矩阵分别代替移位基矩阵A中的“1”元素和“0”元素，d_ij表示单位矩阵循环右移的次数，从而扩展得到校验矩阵H。

4.根据权利要求2所述的基于短码长信息论的非自适应性波束对准方法，其特征在于：当步骤S4中使用LDPC码构造校验矩阵H时，则在步骤S6中使用BP译码算法对带噪方向序列x进行译码；当步骤S4中使用蒙特卡洛法或巴氏系数法构造校验矩阵H时，则在步骤S6中使用串行抵消列表译码算法对带噪方向序列x进行译码。

5.根据权利要求4所述的基于短码长信息论的非自适应性波束对准方法，其特征在于：步骤S6所述使用BP译码算法对带噪方向序列x进行译码，具体包括以下步骤：

S61：初始化变量节点概率：

其中表示初始迭代变量节点v传递给校验节点c的节点值为1的概率信息，表示初始迭代变量节点v传递给校验节点c的节点值为0的概率信息，P表示条件概率，y_v表示第v个去噪变量节点，x_v表示第v个带噪变量节点；

S62：设置迭代运算最大次数；

S63：计算并更新校验节点概率：

其中表示第t轮迭代校验节点c传递给变量节点v的节点值为1的概率信息，表示第t轮迭代校验节点c传递给变量节点v的节点值为0的概率信息，v表示变量节点索引，c表示校验节点索引，t表示迭代轮数，N″表示变量节点集合；

S64：计算并更新变量节点概率：

其中表示第t轮迭代变量节点v传递给校验节点c的节点值为1的概率信息，表示第t轮迭代变量节点v传递给校验节点c的节点值为0的概率信息，P_v表示变量节点v的节点值为1的概率，M表示校验节点集合，δ用于归一化，其作用为使得

S65：计算后验概率：

其中表示第t轮迭代变量节点v的节点值为1后验概率，表示第t轮迭代变量节点v的节点值为0后验概率；

最后进行译码判决，令

S66：若λ≥1，则y_v＝0，否则y_v＝1；

S67：在判决结束后，得到去噪方向序列y，将所述去噪方向序列y和校验矩阵H相乘，若结果全为零，则代表译码正确，结束迭代运算，输出去噪方向序列y；若结果不全为零，则代表去噪方向序列y中仍有误码，返回步骤S63，迭代次数加1，若达到最大迭代次数，则结束迭代运算，输出去噪方向序列y。