[发明专利]一种基于训练序列的宽带混合波束赋形方法

权利要求书

1.一种基于训练序列的宽带混合波束赋形方法，其特征在于，首先基于最小均方误差准则，利用接收信号的自相关以及发送和接收信号的互相关，通过上行和下行的迭代过程，分别设计下行和上行用户端全数字波束赋形器；其次，利用主成分分析法提取频率平坦的射频波束赋形器；然后在所述射频波束赋形器基础上对其上行等效基带信道进行信道估计；最后根据所述信道估计结果采用块对角化的方法对基带波束进行赋形；

所述下行和上行用户端全数字波束赋形器具体采用以下方式设计：

步骤1.1、初始化

设置基站全数字波束赋形器为，最大迭代次数为I，迭代次数计数器i＝0，UN_s＝L_BS条射频链，N_BS为基站装配N_BS根天线；

步骤1.2、设计下行用户端全数字波束赋形器

根据最小均方误差准则，设计下行用户端全数字波束赋形器为：

其中，基站发射训练信号s^DL[k]，第u个用户天线端的接收信号为/其中加性高斯白噪声/σ为噪声标准差，/为接收信号的自相关矩阵，/为接收信号和发送信号的互相关矩阵，H_u[k]为频域信道矩阵，/为迭代用户天线数的次数；/为基站向第u个用户天线端发射的训练信号；

步骤1.3、设计上行基站端全数字波束赋形器

根据最小均方误差准则，设计上行基站端全数字波束赋形器为：

其中，第u个用户发射训练信号对于两个不同用户i和j有/基站天线端的接收信号为/n^UL[k]为基站天线端的加性高斯白噪声；

步骤1.4、判断迭代终止条件

i＝i+1，判断i≥I是否成立，若成立，进行下一步，否则回到步骤1.2；

步骤1.5、利用主成分分析法提取频率平坦的射频波束赋形器；

所述利用主成分分析法提取频率平坦的射频波束赋形器，具体包括：

在基站端，定义数据集矩阵其中F^MMSE[k]为步骤1.3得到的各个子载波下全数字波束赋形器，对所述数据集矩阵做奇异值分解/则基站端的波束赋形器为/

其中，L_BS为基站端的射频链数量，N_BS为基站天线数，[A]_:,1:B表示取矩阵A的前B列，∠(·)为取复数矩阵每个元素的幅角，j为虚数单位，exp(·)表示以自然常数e为底的指数函数；

在第u个用户端，定义数据集矩阵为步骤1.2得到的各个子载波下全数字波束赋形器，对其做奇异值分解/则用户端的波束赋形器为/L_MS为用户端的射频链数量，N_MS为用户天线数；

在所述射频波束赋形器基础上对其上行等效基带信道进行信道估计，具体为：

令第u个用户的发射训练信号为x_u[k]，则基站的接收信号为其中/根据最小二乘原理，基带等效信道估计结果为

对基带波束赋形进行设计，具体步骤如下：

步骤3.1、计算用户间干扰抑制矩阵；

将第u个用户干扰信道的集合矩阵记为

其奇异值分解为令L_MS个最小的奇异值对应的右奇异矢量组成的矩阵为/矩阵/即为用户间干扰抑制矩阵；

步骤3.2、消除等效信道的用户间干扰并做奇异值分解：

消除第u个用户干扰对/做奇异值分解

步骤3.3、设计基带波束赋形器；

基站端服务第u个用户的基带波束赋形器为第u个用户端基带波束赋形器为//