[发明专利]一种新型的毫米波多用户波束对准方法有效

专利信息
申请号: 202110416757.9 申请日: 2021-04-19
公开(公告)号: CN113114318B 公开(公告)日: 2022-03-08
发明(设计)人: 程龙;易志立;王志强;岳光荣 申请(专利权)人: 电子科技大学
主分类号: H04B7/0456 分类号: H04B7/0456;H04B7/0452;H04B7/06;H04B7/08
代理公司: 成都点睛专利代理事务所(普通合伙) 51232 代理人: 孙一峰
地址: 611731 四川省*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 新型 毫米波 多用户 波束 对准 方法
【权利要求书】:

1.一种新型的毫米波多用户波束对准方法,毫米波多用户系统中,包括基站BS和K个用户UE,BS端配备NR个接收天线和NRF个射频链路,NRFNR,并且第k个UE配备MT个天线和MRF个射频链路,其特征在于,波束对准方法包括以下步骤:

S1、BS端同时接收多个UE发射波束,通过一个RF的整合矩阵以及一个数字整合矩阵然后本地定制化波束成形码本w(t)=WRF(t)WBB(t)=FBSv(t),其中v(t)表示量化角度的索引矩阵,其中非零值为1,FBS表示DFT矩阵;BS端利用不同的RF链路接收数据,接收端信号表示为:

其中以及K分别表示RF预编码矩阵、数字预编码矩阵以及上行信道中UE个数,为波束空间表示方法,其中和表示DFT矩阵,s(t)为发送信号,N(t)~CN(0,1)表示高斯分布的加性噪声矢量;

接收端每次单独处理每个RF链路,接收端的数据表示为:

其中,表示选择的中的一行,表示虚拟角度域索引,fk(t)为k个用户的发送矢量,对于BS端,通过同时形成多个波束周期性的扫描接收端波束空间;

S2、UE同时发射多个波束,发送矢量为fk(t)=FRF,k(t)FBB,k(t)=FMSψk(t),其中表示第k个用户的编码矩阵,将接收数据简化为ri=r,表示为:

其中

S3、收集T时刻的数据:

S4、定义T=MN,设计测量矩阵将其分为两部分,包括稀疏编码矩阵和检测矩阵测量矩阵ψ为:

ψ=G⊙S

其中⊙表示行张量运算,将测量矩阵ψ重新表示为:

其中Gi和Si分别表示矩阵G和矩阵S的第i列,并且表示Kronecker积;

S5、构建稀疏编码矩阵假设二分图集合中,第m个检测节点分为d个阶段,其中每个左节点在每个阶段随机连接一个右节点,定义集合F={f1…fd},表示在阶段i的右节点个数为fi,并且,对于所有的i和随机冗余参数μ,fi=μK+o(1);基于二分图构建稀疏编码矩阵,使得每个阶段拥有循环平移子采样图形;

S6、针对噪声场景,设计稀疏检测矩阵其中每一阶段有值的列表示为其中Mi为每一层中矩阵G中非零元素个数;矩阵Di中元素是随机的高斯变量并且保持恒模;通过构建的稀疏编码矩阵以及稀疏检测矩阵发射波束;

S7、检测接收矢量是不是零引脚,零引脚的定义是当一个右节点没有连接到虚拟角度域信道的非零元素的时候为零引脚:

其中表示最小信号功率,为最小的噪声功率,ε1为零引脚检测门限,ri,j[1]对应稀释编码矩阵中发送第i阶段,第j个引脚矢量的接收到的第一个数值;

S8、如果接收矢量不是零引脚,那么假设接收到的引脚矢量为单引脚同时估计其波束索引对单引脚的定义是当一个右节点有且仅与角度域信道中一个非零元素连接时为单引脚,对于每一层的第i个引脚,利用最大似然算法获取最有可能的系数如下:

估计的表示为以下参数最小的值

S9、利用已知检查步骤来判决接收到的矢量是不是单引脚,通过以下的判决准则如下:

其中表示最小信号功率,为最小的噪声功率,ε2为单引脚检测门限;

S10、如果检测到接收矢量为单引脚,那么多次迭代这个过程,直至得到UE用户数的单引脚或者达到迭代次数上限时,停止迭代,最后,映射估计的到实际的波束索引

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