本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種基于碼本的分離型子陣列模擬波束訓(xùn)練方法，屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)先由接收端全向接收確定發(fā)射端子陣列的天線加權(quán)矢量；發(fā)射端子陣列再采用確定的天線加權(quán)矢量定向發(fā)射信號(hào)確定接收端子陣列的天線加權(quán)矢量；判斷是否滿足實(shí)際性能要求，若不滿足，則在確定的子陣列天線加權(quán)矢量基礎(chǔ)上，對(duì)子陣列的相移器的相位進(jìn)行微調(diào)操作，直到滿足所需要的性能為止。通過(guò)對(duì)子陣列的相移器的相位進(jìn)行微調(diào)操作可以提高波束對(duì)準(zhǔn)精度，改善系統(tǒng)的傳輸性能。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于無(wú)線通信
，尤其涉及一種基于碼本的分離型子陣列模擬波束訓(xùn)練方法。
技術(shù)介紹
由于毫米波(Millimeter wave)擁有大的帶寬，毫米波通信已經(jīng)成為未來(lái)5G無(wú)線通信系統(tǒng)中具有開(kāi)發(fā)潛力的技術(shù)。毫米波和多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)速率大范圍的增長(zhǎng)，提高傳輸質(zhì)量。高頻段毫米波的較短的波長(zhǎng)可以實(shí)現(xiàn)天線陣列的集成，但是較短的波長(zhǎng)同時(shí)帶來(lái)了嚴(yán)重的路徑損失，致使毫米波信號(hào)在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)大幅度的衰減，天線陣列提供的陣列增益能夠彌補(bǔ)毫米波信號(hào)衰減，除此之外，天線陣列支持多個(gè)信號(hào)的傳輸，可以提高系統(tǒng)的頻譜效率。在毫米波通信系統(tǒng)中，高速率和高質(zhì)量的通信可以通過(guò)波束成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)。在傳統(tǒng)的多輸入多輸出通信系統(tǒng)中，為了消除信號(hào)之間的干擾，波束成型技術(shù)在基帶應(yīng)用，然而在基帶采用波束成型時(shí)，一根發(fā)射天線需要一條昂貴的射頻(Radio Frequency，RF)鏈路。在擁有大規(guī)模天線的毫米波MIMO系統(tǒng)中，數(shù)字預(yù)編碼的應(yīng)用會(huì)帶來(lái)高的能量消耗和硬件復(fù)雜度，為了解決成本問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)更大的波束成型增益，混合波束成型技術(shù)在毫米波MIMO系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字波束成型可以保證系統(tǒng)的性能，模擬波束成型的波束增益可以解決能量消耗和減小硬件復(fù)雜度。模擬波束成型技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的研究，但是大部分都是針對(duì)共享型陣列結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，針對(duì)分離型子陣列結(jié)構(gòu)的研究甚少。本文針對(duì)分離型子陣列結(jié)構(gòu)提出了一種基于碼本的模擬波束訓(xùn)練方法，該方法先通過(guò)一個(gè)低復(fù)雜度的波束訓(xùn)練方式確定收發(fā)端子陣列天線加權(quán)矢量(Antenna Weighted Vector,AWV)，再在已經(jīng)確定子陣列天線加權(quán)矢量基礎(chǔ)上對(duì)子陣列的相移器的相位進(jìn)行微調(diào)，得到更優(yōu)的波束方向。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種基于碼本的分離型子陣列模擬波束訓(xùn)練方法，先通過(guò)一個(gè)低復(fù)雜度的模擬波束訓(xùn)練確定收發(fā)端子陣列的天線加權(quán)矢量，再根據(jù)實(shí)際情況需要，在確定的子陣列天線加權(quán)矢量基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)相移器的相位進(jìn)行微調(diào)得到更精確的波束方向。為了實(shí)現(xiàn)上述專(zhuān)利技術(shù)目的，本專(zhuān)利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：一種基于碼本的分離型子陣列模擬波束訓(xùn)練方法，包括如下步驟：步驟1：發(fā)射端一共有Nt個(gè)發(fā)射端天線子陣列，接收端一共有Nr個(gè)接收端天線子陣列，第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列為發(fā)射端天線子陣列中的任意一個(gè)，第j個(gè)接收端天線子陣列為接收端天線子陣列中的任意一個(gè)，其中i＝1,2,…,Nt，j＝1,2,…,Nr，時(shí)間段Tt,i表示第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列確定其天線加權(quán)矢量所用的時(shí)間，時(shí)間段Tr,j表示第j個(gè)接收子陣列確定其天線加權(quán)矢量所用的時(shí)間，接收信號(hào)質(zhì)量表示接收端接收到的第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列的第m個(gè)波束的信號(hào)質(zhì)量，表示第j個(gè)接收子陣列的第n個(gè)波束接收的信號(hào)質(zhì)量；表示第i個(gè)發(fā)射子陣列使用第l個(gè)波束發(fā)射信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)質(zhì)量，表示第j個(gè)接收子陣列使用第t個(gè)波束接收對(duì)應(yīng)的信號(hào)質(zhì)量；在時(shí)間段Tt,i內(nèi)，第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列按照i＝1,2,…,Nt的順序依次發(fā)射相同的信號(hào)，所述發(fā)射端天線子陣列均采用碼本中的碼字作為其天線加權(quán)矢量發(fā)射信號(hào)；當(dāng)?shù)趇個(gè)發(fā)射端天線子陣列發(fā)送信號(hào)時(shí)，其他發(fā)射端天線子陣列處于不工作狀態(tài)；所有接收端天線子陣列全向接收，接收端接收到信號(hào)后首先根據(jù)接收信號(hào)質(zhì)量選擇出質(zhì)量最好的信號(hào)，并找出所述質(zhì)量最好的信號(hào)對(duì)應(yīng)的碼字序號(hào)，接收端把碼字序號(hào)反饋給發(fā)射端；發(fā)射端根據(jù)反饋的碼字序號(hào)確定第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列的天線加權(quán)矢量bi；步驟2：在時(shí)間段Tr,j內(nèi)，發(fā)射端天線子陣列使用步驟1得到的天線加權(quán)矢量定向發(fā)射相同的信號(hào)，接收端第j個(gè)接收端天線子陣列按照j＝1,2,…,Nr的順序依次接收信號(hào)，接收端天線子陣列均采用碼本中的碼字作為其天線加權(quán)矢量接收信號(hào)，當(dāng)?shù)趈個(gè)接收端天線子陣列接收信號(hào)的時(shí)候，其他接收端天線子陣列處于不工作狀態(tài)；當(dāng)所有發(fā)射端天線子陣列發(fā)射信號(hào)完畢后，接收端根據(jù)信號(hào)質(zhì)量選擇出最優(yōu)的信號(hào)，并找出所述最優(yōu)的信號(hào)對(duì)應(yīng)的碼字，接收端將所述最優(yōu)的信號(hào)對(duì)應(yīng)的碼字作為接收端第j個(gè)子陣列的天線加權(quán)矢量cj；步驟3：根據(jù)步驟1和步驟2得到的子陣列天線加權(quán)矢量判斷是否滿足預(yù)想達(dá)到的性能：若不滿足，則繼續(xù)對(duì)天線子陣列相移器的相位做微調(diào)操作，直到性能達(dá)到為止；發(fā)射端天線子陣列相移器的相位的微調(diào)操作具體操作包括如下步驟：步驟3.1：在第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列天線加權(quán)矢量bi基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)射端天線子陣列相移器的相位進(jìn)行調(diào)整，計(jì)算生成Ki個(gè)候選的天線加權(quán)矢量，使得Ki個(gè)候選的天線加權(quán)矢量波束方向靠近bi的波束方向；計(jì)算生成Ki個(gè)候選的天線加
權(quán)矢量的具體公式1如下： w i ( p , k ) = b i ( p ) e j 2 π ( p - 1 ) ( r k - 1 ) / ( ( K i - 1 ) Q i ) ; ]]>其中，第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列上有Pi個(gè)天線，p表示第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列上的任意一根天線，p＝1,2,…,Pi；k＝1,2,…,Ki；Qi表示第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列對(duì)應(yīng)碼本中的碼字個(gè)數(shù)；rk＝1-fix(Ki/2),…,1+fix(Ki/2)，其中fix(·)只返回整數(shù)部分；由公式1推導(dǎo)出第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列上的相移器的相位旋轉(zhuǎn)角度的計(jì)算公式2，公式2具體如下：△θi(p,k)＝2π(p-1)(rk-1)/((Ki-1)Qi)；步驟3.2：發(fā)射端天線子陣列發(fā)射相同的信號(hào)，第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列依次使用bi和Ki個(gè)候選的天線加權(quán)矢量工作，其他的發(fā)射端天線子陣列和接收端天線子陣列采用最近更新的天線加權(quán)矢量工作；步驟3.3：發(fā)射端天線子陣列發(fā)射完畢后，接收端根據(jù)信號(hào)質(zhì)量選擇出最優(yōu)的信號(hào)，并找出其對(duì)應(yīng)的天線加權(quán)矢量的序號(hào)A，接收端把天線加權(quán)矢量序號(hào)A反饋給發(fā)射端；步驟3.4：判斷反饋的序號(hào)A所對(duì)應(yīng)的天線加權(quán)矢量是否是bi：是，則不對(duì)第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列的相移器的相位進(jìn)行調(diào)整；否，則調(diào)整第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列的相移器的相位，使其與反饋的序號(hào)A所對(duì)應(yīng)的天線加權(quán)矢量的方向一致本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于碼本的分離型子陣列模擬波束訓(xùn)練方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟1：發(fā)射端一共有Nt個(gè)發(fā)射端天線子陣列，接收端一共有Nr個(gè)接收端天線子陣列，第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列為發(fā)射端天線子陣列中的任意一個(gè)，第j個(gè)接收端天線子陣列為接收端天線子陣列中的任意一個(gè)，其中i＝1,2,…,Nt，j＝1,2,…,Nr，時(shí)間段Tt,i表示第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列確定其天線加權(quán)矢量所用的時(shí)間，時(shí)間段Tr,j表示第j個(gè)接收子陣列確定其天線加權(quán)矢量所用的時(shí)間，接收信號(hào)質(zhì)量表示接收端接收到的第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列的第m個(gè)波束的信號(hào)質(zhì)量，表示第j個(gè)接收子陣列的第n個(gè)波束接收的信號(hào)質(zhì)量；表示第i個(gè)發(fā)射子陣列使用第l個(gè)波束發(fā)射信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)質(zhì)量，表示第j個(gè)接收子陣列使用第t個(gè)波束接收對(duì)應(yīng)的信號(hào)質(zhì)量；在時(shí)間段Tt,i內(nèi)，第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列按照i＝1,2,…,Nt的順序依次發(fā)射相同的信號(hào)，所述發(fā)射端天線子陣列均采用碼本中的碼字作為其天線加權(quán)矢量發(fā)射信號(hào)；當(dāng)?shù)趇個(gè)發(fā)射端天線子陣列發(fā)送信號(hào)時(shí)，其他發(fā)射端天線子陣列處于不工作狀態(tài)；所有接收端天線子陣列全向接收，接收端接收到信號(hào)后首先根據(jù)接收信號(hào)質(zhì)量選擇出質(zhì)量最好的信號(hào)，并找出所述質(zhì)量最好的信號(hào)對(duì)應(yīng)的碼字序號(hào)，接收端把碼字序號(hào)反饋給發(fā)射端；發(fā)射端根據(jù)反饋的碼字序號(hào)確定第i個(gè)子陣列天線加權(quán)矢量bi；步驟2：在時(shí)間段Tr,j內(nèi)，發(fā)射端所有的天線子陣列i(i＝1,2,…,Nt)使用步驟1得到的子陣列天線加權(quán)矢量bi定向發(fā)射相同的信號(hào)，接收端第j個(gè)天線子陣列按照j＝1,2,…,Nr的順序依次接收信號(hào)，接收端天線子陣列均采用碼本中的碼字作為其天線加權(quán)矢量接收信號(hào)，當(dāng)?shù)趈個(gè)接收端天線子陣列接收信號(hào)的時(shí)候，其他接收端天線子陣列處于不工作狀態(tài)；當(dāng)所有發(fā)射端天線子陣列發(fā)射信號(hào)完畢后，接收端根據(jù)信號(hào)質(zhì)量選擇出最優(yōu)的信號(hào)，并找出所述最優(yōu)的信號(hào)對(duì)應(yīng)的碼字，接收端將所述最優(yōu)的信號(hào)對(duì)應(yīng)的碼字作為接收端第j個(gè)子陣列天線加權(quán)矢量cj；步驟3：根據(jù)步驟1和步驟2得到的子陣列天線加權(quán)矢量bi(i＝1,2,…,Nt)和子陣列天線加權(quán)矢量cj(j＝1,2,…,Nr)判斷是否滿足預(yù)想達(dá)到的性能：若不滿足，則繼續(xù)對(duì)天線子陣列相移器的相位做微調(diào)操作，直到性能達(dá)到為止；發(fā)射端天線子陣列相移器的相位的微調(diào)操作具體操作包括如下步驟：步驟3.1：在第i個(gè)子陣列天線加權(quán)矢量bi基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)射端天線子陣列相移器的相位進(jìn)行調(diào)整，計(jì)算生成Ki個(gè)候選的天線加權(quán)矢量，使得Ki個(gè)候選的天線加權(quán)矢量波束方向靠近bi的波束方向；計(jì)算生成Ki個(gè)候選的天線加權(quán)矢量的具體公式1如下：wi(p,k)=bi(p)ej2π(p-1)(rk-1)/((Ki-1)Qi);]]>其中，第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列上有Pi個(gè)天線，p表示第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列上的任意一根天線，p＝1,2,…,Pi；k＝1,2,…,Ki；Qi表示第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列對(duì)應(yīng)碼本中的碼字個(gè)數(shù)；rk＝1?fix(Ki/2),…,1+fix(Ki/2)，其中fix(·)只返回整數(shù)部分；由公式1推導(dǎo)出第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列上的相移器的相位旋轉(zhuǎn)角度的計(jì)算公式2，公式2具體如下：Δθi(p,k)＝2π(p?1)(rk?1)/((Ki?1)Qi)；步驟3.2：發(fā)射端天線子陣列發(fā)射相同的信號(hào)，第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列依次使用bi和Ki個(gè)候選的天線加權(quán)矢量工作，其他的發(fā)射端天線子陣列w(w≠i)僅采用bw工作，類(lèi)似地，接收端所有的天線子陣列j(j＝1,2,…,Nr)僅采用cj接收信號(hào)；步驟3.3：發(fā)射端天線子陣列發(fā)射完畢后，接收端根據(jù)信號(hào)質(zhì)量選擇出最優(yōu)的信號(hào)，并找出其對(duì)應(yīng)的天線加權(quán)矢量的序號(hào)A，接收端把天線加權(quán)矢量序號(hào)A反饋給發(fā)射端；步驟3.4：判斷反饋的序號(hào)A所對(duì)應(yīng)的天線加權(quán)矢量是否是bi：是，則不對(duì)第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列的相移器的相位進(jìn)行調(diào)整；否，則調(diào)整第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列的相移器的相位，使其與反饋的序號(hào)A所對(duì)應(yīng)的天線加權(quán)矢量的方向一致，并更新bi；接收端天線子陣列相移器的相位的微調(diào)操作具體操作包括如下步驟：步驟3.5：在第j個(gè)子陣列天線加權(quán)矢量cj基礎(chǔ)上，根據(jù)公式2計(jì)算出相位旋轉(zhuǎn)角度，并對(duì)接收端天線子陣列的相移器的相位進(jìn)行微小的調(diào)整，使得調(diào)整后的天線加權(quán)矢量波束方向接近子陣列天線加權(quán)矢量cj的波束方向，在子陣列天線加權(quán)矢量cj波束方向形成Tj個(gè)候選的天線加權(quán)矢量；步驟3.6：發(fā)射端所有的天線子陣列i(i＝1,2,…,Nt)使用子陣列天線加權(quán)矢量bi發(fā)射相同的信號(hào)，第j個(gè)接收端天線子陣列依次使用子陣列天線加權(quán)矢量cj和Tj個(gè)候選的天線加權(quán)矢量接收信號(hào)，其他的接收端天線子陣列v(v≠j)僅使用子陣列天線加權(quán)矢量cv接收信號(hào)；步驟3.7：接收端天線子陣列接收完畢后，接收端根據(jù)信號(hào)質(zhì)量選擇出最優(yōu)的信號(hào)對(duì)應(yīng)的天線加權(quán)矢量的序號(hào)B，判斷序號(hào)B所對(duì)應(yīng)的天...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于碼本的分離型子陣列模擬波束訓(xùn)練方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟1：發(fā)射端一共有Nt個(gè)發(fā)射端天線子陣列，接收端一共有Nr個(gè)接收端天線子陣列，第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列為發(fā)射端天線子陣列中的任意一個(gè)，第j個(gè)接收端天線子陣列為接收端天線子陣列中的任意一個(gè)，其中i＝1,2,…,Nt，j＝1,2,…,Nr，時(shí)間段Tt,i表示第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列確定其天線加權(quán)矢量所用的時(shí)間，時(shí)間段Tr,j表示第j個(gè)接收子陣列確定其天線加權(quán)矢量所用的時(shí)間，接收信號(hào)質(zhì)量表示接收端接收到的第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列的第m個(gè)波束的信號(hào)質(zhì)量，表示第j個(gè)接收子陣列的第n個(gè)波束接收的信號(hào)質(zhì)量；表示第i個(gè)發(fā)射子陣列使用第l個(gè)波束發(fā)射信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)質(zhì)量，表示第j個(gè)接收子陣列使用第t個(gè)波束接收對(duì)應(yīng)的信號(hào)質(zhì)量；在時(shí)間段Tt,i內(nèi)，第i個(gè)發(fā)射端天線子陣列按照i＝1,2,…,Nt的順序依次發(fā)射相同的信號(hào)，所述發(fā)射端天線子陣列均采用碼本中的碼字作為其天線加權(quán)矢量發(fā)射信號(hào)；當(dāng)?shù)趇個(gè)發(fā)射端天線子陣列發(fā)送信號(hào)時(shí)，其他發(fā)射端天線子陣列處于不工作狀態(tài)；所有接收端天線子陣列全向接收，接收端接收到信號(hào)后首先根據(jù)接收信號(hào)質(zhì)量選擇出質(zhì)量最好的信號(hào)，并找出所述質(zhì)量最好的信號(hào)對(duì)應(yīng)的碼字序號(hào)，接收端把碼字序號(hào)反饋給發(fā)射端；發(fā)射端根據(jù)反饋的碼字序號(hào)確定第i個(gè)子陣列天線加權(quán)矢量bi；步驟2：在時(shí)間段Tr,j內(nèi)，發(fā)射端所有的天線子陣列i(i＝1,2,…,Nt)使用步驟1得到的子陣列天線加權(quán)矢量bi定向發(fā)射相同的信號(hào)，接收端第j個(gè)天線子陣列按照j＝1,2,…,Nr的順序依次接收信號(hào)，接收端天線子陣列均采用碼本中的碼字作為其天線加權(quán)矢量接收信號(hào)，當(dāng)?shù)趈個(gè)接收端天線子陣列接收信號(hào)的時(shí)候，其他接收端天線子陣列處于不工作狀態(tài)；當(dāng)所有發(fā)射端天線子陣列發(fā)射信號(hào)完畢后，接收端根據(jù)信號(hào)質(zhì)量選擇出最優(yōu)的信號(hào)，并找出所述最優(yōu)的信號(hào)對(duì)應(yīng)的碼字，接收端將所述最優(yōu)的信號(hào)對(duì)應(yīng)的碼字作為接收端第j個(gè)子陣列天線加權(quán)矢量cj；步驟3：根據(jù)步驟1和步驟2得到的子陣列天線加權(quán)矢量bi(i＝1,2,…,Nt)和子陣列天線加權(quán)矢量cj(j＝1,2,…,Nr)判斷是否滿足預(yù)想達(dá)到的性能：若不滿足，則繼續(xù)對(duì)天線子陣列相移器的相位做微調(diào)操作，直到性能達(dá)到為止；發(fā)射端天線子陣列相移器的相位的微調(diào)操作具體操作包括如下步驟：步驟3.1：在第i個(gè)子陣列天線加權(quán)矢量bi基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)射端天線子陣列相
\t移器的相位進(jìn)行調(diào)整，計(jì)算生成Ki個(gè)候選的天線加權(quán)矢量，使得Ki個(gè)候選的天線加權(quán)矢量波束方向靠近bi的波束方向；計(jì)算生成Ki個(gè)候選的天線加權(quán)矢量的具體公式1如下： w i ( p , k ) = b i ( p ) e j 2 π ( p - 1 ) ( r k - 1 ) ...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何世文，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：江蘇中興微通信息科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。