[发明专利]一种实现TD‑LTE‑Advanced中多流波束赋形的方法

摘要

本发明公开了一种实现TD‑LTE‑Advanced中多流波束赋形的方法，包括从TD‑LTE‑Advanced基站的上行探测参考信号获取4×8的信道矩阵，将信道矩阵A1进行分解，以得到两个4×4子信道矩阵，对每个子信道矩阵进行Household变换，以生成上Hessenberg矩阵，对上Hessenberg矩阵J(1)进行Givens旋转，以将该矩阵J(1)变换成对角矩阵，重复上述运算达至少5次，其中上一次计算得到的矩阵又会作为下一次计算中所使用的Hessenberg矩阵，将得到的右乘Household变换矩阵和得到的右乘Givens矩阵叠乘，以得到一个4*4的矩阵。利用最大比传输算法对生成的矩阵V的每一列进行加权处理，以生成最终的波束赋形权矢量。本发明能够克服现有EBB算法的不足，准确地计算多流波束赋形权矢量，并有效降低误码率。

主权项

一种实现TD‑LTE‑Advanced中多流波束赋形的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)从TD‑LTE‑Advanced基站的上行探测参考信号获取4×8的信道矩阵A1；(2)将信道矩阵A1进行分解，以得到两个4×4子信道矩阵A(p,1)，其分别对应于两个子天线阵列，其中p表示子天线阵列的序号；(3)对每个子信道矩阵A(p,1)进行Household变换，以生成上Hessenberg矩阵J(1)；其中，步骤(3)包括以下子步骤：(3‑1)设置计数器k＝1；(3‑2)构造左乘Household矩阵L(k)，使用该矩阵对A(p,k)进行左乘，以得到矩阵A(p,k+1/2)＝L(k)A(p,k)；其中，构造左乘Household矩阵采用以下方式：(3‑2‑1)先计算缩放因子Kx，令表示被变换矩阵A(p,k)中的第i行第j列的元素：Kx=1+Σi=kNai,k(k)ai,k(k)*ak,k(k)ak,k(k)*]]>(3‑2‑2)构造列向量{xtemp}k：(3‑2‑3)将{xtemp}k转化为单位向量{x}(k)：{x}(k)=1Σi=kNxtempi(k)xtempi(k)*{xtemp}k]]>(3‑2‑4)根据{x}(k)构造左乘Household矩阵L(k)：L(k)＝I‑2{x}(k){x}(k)*，其中I是4*4的单位矩阵；(3‑3)判断是否有k+1＝4成立，如果是则矩阵A(p,1)成为上Hessenberg矩阵J(1)，过程结束，否则进入步骤(3‑4)；(3‑4)构造右乘Household矩阵R(k)，使用右乘Household矩阵R(k)对A(p,k+1/2)进行右乘，以得到矩阵A(p,k+1)＝A(p,k+1/2)R(k)；其中，构造右乘Household矩阵采用以下方式：(3‑4‑1)先计算缩放因子Ky，令表示被变换矩阵A(p,k+1/2)中的第k行第i列的元素，其中Ky=1+Σi=k+1Nak,i(k+1/2)ak,i(k+1/2)*ak,k+1(k+1/2)ak,k+1(k+1/2)*]]>(3‑4‑2)构造列向量{ytemp}k：(3‑4‑3)将{ytemp}k化为单位向量{y}(k)：{y}(k)=1Σi=k+1Nytempi(k)ytempi(k)*{ytemp}k]]>(3‑4‑4)根据{y}(k)构造R(k)：R(k)＝I‑2{y}(k){y}(k)*，其中I是4*4的单位矩阵；(3‑5)设置k＝k+1，并返回步骤(3‑2)；(4)对上Hessenberg矩阵J(1)进行Givens旋转，以将该矩阵J(1)变换成对角矩阵；其中，步骤(4)包括以下子步骤：(4‑1)设置计数器m＝1；(4‑2)构造右乘Givens矩阵Q(m)，对J(m)进行右乘，以得到J(m+1/2)，即：J(m+1/2)＝J(m)Q(m)；其中，构造右乘Givens矩阵采用以下方式：(4‑2‑1)设置第一初始向量其中为J(m)中的第i行第j列元素；(4‑2‑2)由[f(m),g(m)]计算右乘Givens矩阵Q(m)，对于Q(m)中对角线上的元素且l≠m且l≠m+1；(4‑2‑3)令Q(m)中矩阵块qm,m(m)qm,m+1(m)qm+1,m(m)qm+1,m+1(m)=f(m)*/r-g(m)f(m)*/(r·Rf)g(m)*/rRf/r,]]>其中r为第一初始向量的模，Rf为f(m)的模；(4‑2‑4)对于其余元素，取0；(4‑3)构造左乘Givens矩阵P(m)，对J(m+1/2)进行左乘，得到J(m+1)，即：J(m+1)＝P(m)J(m+1/2)；其中，构造左乘Givens矩阵采用以下方式：(4‑3‑1)设置第二初始向量其中为J(m+1/2)中的第i行第j列的元素；(4‑3‑2)由[f(m+1/2),g(m+1/2)]T计算左乘Givens矩阵P(m)，对于对角线上的元素且l≠m且l≠m+1；(4‑3‑3)令P(m)中矩阵块其中r为第二初始向量的模，Rf为f(m+1/2)的模；(4‑3‑4)对于其余元素，取0；(4‑4)设置计数器m＝m+1；(4‑5)判断是否有m＝4，如果是过程结束，否则返回步骤(4‑2)；(5)重复上述步骤(4)的运算达至少5次，其中上一次计算得到的矩阵又会作为下一次计算中所使用的上Hessenberg矩阵J(1)；(6)将步骤(3)中得到的右乘Household矩阵和步骤(4)中得到的右乘Givens矩阵叠乘，以得到一个4*4的矩阵V，即其中，R(i)表示右乘Household矩阵，Q(i)表示右乘Givens矩阵，该矩阵V的每一列记为v1,v2,v3,v4；(7)利用最大比传输算法对步骤(6)生成的矩阵V的每一列v1,v2,v3,v4进行加权处理，以生成最终的波束赋形权矢量v'1,v'2,v'3,v'4：v′1＝p1v1v′2＝p2v2v′3＝p3v3v′4＝p4v4其中，p为加权因子，且加权因子是通过如下公式求得：p1=σ12σ12+σ22+σ32+σ42]]>p2=σ22σ12+σ22+σ32+σ42]]>p3=σ32σ12+σ22+σ32+σ42]]>p4=σ42σ12+σ22+σ32+σ42]]>其中σ1,σ2,σ3,σ4分别为子信道矩阵A(p,1)的奇异值。