[发明专利]毫米波MIMO通信多子阵协作波束对准方法及装置

权利要求书

1.毫米波MIMO通信多子阵协作波束对准方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)发送端和接收端分别根据其子阵数量和码书特点进行空间划分，并从各子阵所对应的原码书中抽取出训练阶段使用的子码书，要求抽取形成的子码书的并集覆盖原空间；

(2)收发两端基于抽取的子码书，通过多个子阵同时收发信号进行多子阵协作训练，每轮训练中发送端各子阵从各自子码书中选择一个码字同时发送导频信号，接收端各子阵从各自子码书中选择一个码字同时接收导频信号，直至收发端各子阵均完成子码书的遍历；

(3)利用训练阶段获取的信息采用Top-N策略或先取平均再采用Top-N策略，估计出N个信道强度较强的方向对作为信道主方向对，然后在压缩的搜索空间中进行波束选择；

所述步骤(1)中空间划分和子码书抽取的操作为：接收端/发送端将原空间划分为子空间并记为表示接收端/发送端第i个子阵第j个覆盖区域，对于区域从第i个子阵对应的码书中选择1个码字进行覆盖，为覆盖接收端/发送端第i个子阵第j个区域抽取的码字，记为对应于第i个子阵全部覆盖区域的码字的全体构成子码书其满足：(1)在接收端/发送端各子码书的并集覆盖原空间的前提下，最小化各子码书的大小；(2)各个子码书大小相等，以|·|表示集合中元素大小，则有

其中，L_R与L_T分别表示接收端和发送端子阵数。

2.根据权利要求1所述的毫米波MIMO通信多子阵协作波束对准方法，其特征在于，所述步骤(2)中接收端/发送端首先对各子阵的子码书进行接收/发送编码，具体而言，对于子码书将其编码为其中如下所示

和

其中，接收端/发送端子码书大小分别为J和I；

基于上述编码，发送端共需要I轮训练，针对每一轮训练接收端需要J个时隙；设当前训练轮次为m，则对于发送端的第i个子阵，使用第(i-1)I+m号码字发送导频信号，且发送端所有子阵同时发送；在第m轮中第k个时隙，接收端第j个子阵使用第(j-1)J+k号波束接收信号，且接收端所有子阵同时接收；

显然，中每个元素对应于子码书中一个码字或波束，所以在对波束进行编码时需要满足：(1)接收端/发送端各子阵的波束应覆盖不同的区域；(2)发送端/接收端各子阵同时使用的波束主瓣之间的相互影响最小。

3.根据权利要求1所述的毫米波MIMO通信多子阵协作波束对准方法，其特征在于，所述步骤(3)中在压缩的搜索空间中进行波束选择，所采用的算法包括穷尽搜索或贪婪搜索。

4.毫米波MIMO通信多子阵协作波束对准发送端装置，其特征在于，包括：

发送子码书抽取模块，用于根据发送端拥有子阵数量和码书特点进行空间划分，并从各子阵所对应的原码书中抽取出训练阶段使用的子码书，各子阵抽取形成的子码书的并集覆盖原空间；其中空间划分和子码书抽取的操作为：发送端将原空间划分为子空间并记为表示发送端第i个子阵第j个覆盖区域，对于区域从第i个子阵对应的码书中选择1个码字进行覆盖，为覆盖发送端第i个子阵第j个区域抽取的码字，记为对应于第i个子阵全部覆盖区域的码字的全体构成子码书其满足：(1)在发送端各子码书的并集覆盖原空间的前提下，最小化各子码书的大小；(2)各个子码书大小相等，以|·|表示集合中元素大小，则有其中，L_T表示发送端子阵数；

发送多子阵协作训练模块，用于基于发送子码书抽取模块抽取的子码书，通过多个子阵同时发送信号进行多子阵协作训练，每轮训练中发送端各子阵从各自子码书中选择一个码字同时发送导频信号，直至各子阵均完成子码书的遍历；

以及，发送波束选择模块，用于基于感知的信道信息采用Top-N策略或先取平均再采用Top-N策略，估计出N个信道强度较强的方向对作为信道主方向对，并基于压缩的搜索空间配合接收端进行波束选择。