個(gè)子陣列上天線數(shù)的裝置可以修改本實(shí)施例中的 例子得到。
[0046] 在分離型數(shù)模混合收發(fā)通信系統(tǒng)中，一個(gè)射頻鏈路與一個(gè)天線子陣列相連接，一 根天線與一個(gè)相移器連接。模擬預(yù)編碼器由相移器實(shí)現(xiàn)，也就是說模擬預(yù)編碼矩陣Fr元素 需要滿足幅度為常數(shù)的約束條件，F(xiàn)r可表示如下：
[0047]
(公式 9)
[0048] 其中Fr的維度為32 X 4,4為發(fā)射端射頻鏈路數(shù)，32為總的發(fā)射天線數(shù)，起初fi，i = 1，2,…，4均為[0.3536,0.3536,…，0.3536]7的8父1的波束控制矢量，T表示轉(zhuǎn)置。類似地， 模擬合成矩陣與發(fā)射端模擬預(yù)編碼矩陣表達(dá)方式相同，模擬合成矩陣Gr表示如下：
[0049]
(公式 10)
[0050]其中Gr為32 X 4的矩陣，4表示接收端射頻鏈路數(shù)，32為總的接收天線數(shù)，起初gk，k =1，2，…，4也均為[0 · 3536，0 · 3536，…，0 · 3536]1勺8 X 1的波束控制矢量。
[0051] 為了降低發(fā)射端的第i(i矣k)個(gè)子陣列對(duì)接收端的第k個(gè)子陣列的干擾，通過優(yōu)化 第k個(gè)子陣列的波束方向來使其接收到的干擾信號(hào)最小化，BP
[0052]
(公式 11)
[0053]其中Hk,1表示接收端的第k個(gè)子陣列和發(fā)射端的第i個(gè)子陣列之間的信道，維度為8 X8, ^為接收端的第k個(gè)子陣列的相移器的相位矢量，H表示共輒轉(zhuǎn)置。通過觀察(公式11)， 可以把目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為下式
[0054]
(公式 12)
[0055] 其中
是一個(gè)Hermitian半正定矩陣，gk(l)表示列矢量gk的第1 個(gè)元素，艮(/,/)表示矩陣良第（1，1)個(gè)元素，么―〃表示gk取出第1個(gè)元素后維度為 ? -%1的列矢量，；&</>(:,/)表示矩陣1?的第1列去除第1個(gè)元素后的列矢量表 示矩陣?ζ去除第1行和第1列后的矩陣，X表示取實(shí)部。從(公式12)可以看出，第k個(gè)子陣列 的第1個(gè)天線元素的相位角只與（公式12)中的第三項(xiàng)有關(guān)。另外，gk中元素還受到幅度為常 數(shù)約束條件，于是gk中的每一個(gè)元素需要滿足最優(yōu)條件
[0056]
(公式 13)
[0057]其中angle表示取角度值。
[0058]對(duì)于給定發(fā)射端RF預(yù)編碼矩陣Fr，同時(shí)對(duì)接收端的子陣列進(jìn)行相移器的相位矢量 更新，求解接收端第k個(gè)子陣列的相移器相位矢量的具體方法為：
[0059] 步驟 1:初始 gk，T = 〇，Xt = 〇;
[0060] 步驟2:依次更新每根接收天線的相位： ，其中，1 =
1,2,···,8；
[0061] 步驟3:把gk代入公式 求得χτ+ι;
[0062] 步驟4:如果|χτ+1-χτ| < ε，則獲得接收端的第k個(gè)子陣列的相移器相位矢量且停止 迭代，否則τ = τ+l，繼續(xù)步驟2;
[0063] 其中，τ、χτ、ε分別表示迭代次數(shù)、目標(biāo)函數(shù)和迭代終止閾值。
[0064] 根據(jù)信道的互易特性，利用干擾對(duì)齊可以表示出發(fā)射端的第i個(gè)子陣列的波束方 向優(yōu)化函數(shù)
[0065]
(公式 14)
[0066]同樣上式可以表示成(公式12)類似的表達(dá)式
[0067]
(公式 15)
[0068] 其牛
是一個(gè)Hermitian半正定矩陣，fi(l)表示列矢量fi的第1 個(gè)元素，氧(Λ/)表示矩陣氧第(1，1)個(gè)元素，拿°表示A取出第1個(gè)元素后維度為(iV;-l)xl 的列矢量，ft" (:,/)表示矩陣氣.的第1列去除第1個(gè)元素后的列矢量，fi1~4表示矩陣氧去 除第1行和第1列后的矩陣。易知，fi中每一個(gè)元素需要滿足的最優(yōu)條件為：
[0069]
(公式 16)
[0070] 給定接收端RF合成矩陣Gr，同時(shí)對(duì)發(fā)射端的子陣列進(jìn)行相移器的相位矢量更新， 求解發(fā)射端第i個(gè)子陣列的相移器相位矢量的具體方法為：
[0071 ]步驟 1:初始化fi，τ = 〇，1=0 ;
[0072]步驟2:依次更新每根發(fā)射天線的相位： 其中，1 = 1，2，.·_，8;
[0073] 步驟3:將fi代入公式
求得
；
[0074] 步驟4:如果|&+1-?τ|^β，則停止迭代，否則τ = τ+1，繼續(xù)步驟2;
[0075] 其中，τ、心、ε分別表示迭代次數(shù)、目標(biāo)函數(shù)和迭代終止閾值。
[0076] 通過交替運(yùn)行并更新接收端和發(fā)射端的相移器的相位矢量，直到每一個(gè)子陣列的 干擾的變化小于某給定的閾值，即可得到每一個(gè)子陣列的波束控制矢量，進(jìn)而得到模擬預(yù) 編碼矩陣和模擬合成矩陣。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 分離型數(shù)?；旌鲜瞻l(fā)通信系統(tǒng)中的模擬波束矢量優(yōu)化方法，其特征在于，該方法基 于初始的模擬預(yù)編碼矩陣和模擬合成矩陣，以最小化接收干擾為目標(biāo)，優(yōu)化接收端每一個(gè) 子陣列的波束矢量和發(fā)射端每一個(gè)子陣列的波束矢量，直到每一個(gè)子陣列的干擾的變化小 于給定的閾值，得到最終的模擬預(yù)編碼矩陣和模擬合成矩陣。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離型數(shù)?；旌鲜瞻l(fā)通信系統(tǒng)中的模擬波束矢量優(yōu)化方法， 其特征在于，所述方法中的優(yōu)化接收端每一個(gè)子陣列的波束矢量為:對(duì)于給定發(fā)射端RF預(yù) 編碼矩陣，以接收端第k個(gè)子陣列收到發(fā)射端第i個(gè)子陣列的信號(hào)能量最小為目標(biāo)，i矣k，以 接收端第k個(gè)子陣列的波束控制矢量的幅度為常數(shù)為約束條件，對(duì)接收端的第k個(gè)子陣列進(jìn) 行相移器的相位矢量迭代更新。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分離型數(shù)?；旌鲜瞻l(fā)通信系統(tǒng)中的模擬波束矢量優(yōu)化方法， 其特征在于，所述目標(biāo)表示為：(公式3) 其中Hm表示接收端的第k個(gè)子陣列和發(fā)射端的第i個(gè)子陣列之間的信道，心為發(fā)射端的 第i個(gè)子陣列的波束控制矢量，gk為接收端的第k個(gè)子陣列的波束控制矢量，Nrf為發(fā)射端射 頻鏈路數(shù)，9k為接收端的第k個(gè)子陣列的相移器的相位矢量，Η表示共輒轉(zhuǎn)置。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分離型數(shù)?；旌鲜瞻l(fā)通信系統(tǒng)中的模擬波束矢量優(yōu)化方法， 其特征在于，gk中的每一個(gè)元素的計(jì)算公式為：(公式5) 其中，Μ為接收端總接收天線數(shù)，angle表示取角度值，表示矩陣民的第1列去 除第1個(gè)元素后的列矢量，表示gk去除第1個(gè)元素后的列矢量。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的分離型數(shù)?；旌鲜瞻l(fā)通信系統(tǒng)中的模擬波束矢量優(yōu)化方法， 其特征在于，迭代求解更新接收端第k個(gè)子陣列的相移器相位矢量的具體步驟包括： 步驟1:初始迭代參數(shù)，包括gk，迭代次數(shù)τ = 0，目標(biāo)函數(shù)值Χτ = 0以及迭代終止閾值ε ; 步驟2:根據(jù)公式R次更新接收端第k個(gè)子陣列的每根 接收天線的相位，其中，1 = 1，2，…，為第k個(gè)接收子陣列上的天線數(shù)； 步驟3:將步驟2中得到的gk代入公式It得目標(biāo)函數(shù)值χτ+1; 步驟4:如果| χτ+1_χτ | < ε，則獲得接收端的第k個(gè)子陣列的相移器相位矢量且停止迭代， 否則τ = τ+1，繼續(xù)步驟2。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離型數(shù)?；旌鲜瞻l(fā)通信系統(tǒng)中的模擬波束矢量優(yōu)化方法， 其特征在于，所述方法中的優(yōu)化發(fā)射端每一個(gè)子陣列的波束矢量為:對(duì)于給定接收端RF合 成矩陣，以發(fā)射端第i個(gè)子陣列收到接收端第k個(gè)子陣列的信號(hào)能量最小為目標(biāo)，k矣i，以發(fā) 射端第i個(gè)子陣列的波束控制矢量的幅度為常數(shù)為約束條件，對(duì)發(fā)射端的第i個(gè)子陣列進(jìn)行 相移器的相位矢量迭代更新。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的分離型數(shù)?；旌鲜瞻l(fā)通信系統(tǒng)中的模擬波束矢量優(yōu)化方法， 其特征在于，所述目標(biāo)表示為：(公式6) 其中Hm表示接收端的第k個(gè)子陣列和發(fā)射端的第i個(gè)子陣列之間的信道，心為發(fā)射端的 第i個(gè)子陣列的波束控制矢量，gk為接收端的第k個(gè)子陣列的波束控制矢量，Nrf為接收端射 頻鏈路數(shù)，為發(fā)射端的第i個(gè)子陣列的相移器的相位矢量。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的分離型數(shù)模混合收發(fā)通信系統(tǒng)中的模擬波束矢量優(yōu)化方法， 其特征在于，h中每一個(gè)元素的計(jì)算公式為：(公式8) 其中N表示發(fā)射端總發(fā)射天線數(shù)，表示矩陣氧的第1列去除第1個(gè)元素后的列 矢量，if1表示Α去除第1個(gè)元素后的列矢量。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的分離型數(shù)?；旌鲜瞻l(fā)通信系統(tǒng)中的模擬波束矢量優(yōu)化方法， 其特征在于，迭代求解更新發(fā)射端第i個(gè)子陣列的相移器相位矢量的具體步驟包括： 步驟1:初始迭代參數(shù)，包括f i，迭代次數(shù)τ = 0，目標(biāo)函數(shù)值以及迭代終止閾值ε ; 步驟2:根據(jù)公依次更新發(fā)射端第i個(gè)子陣列的每根發(fā) 射天線的相位，其中，1 = 1，2，…為第i個(gè)發(fā)射子陣列上的天線數(shù)； 步驟3:將步驟2中得到的匕代入公：農(nóng)得目標(biāo)函數(shù)值心η ; 步驟4:如果|&+1-?νμ￡，則獲得發(fā)射端的第i個(gè)子陣列的相移器相位矢量且停止迭代， 否則τ = τ+1，繼續(xù)步驟2。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分離型數(shù)?；旌鲜瞻l(fā)通信系統(tǒng)中的模擬波束矢量優(yōu)化方法，在分離型數(shù)?；旌鲜瞻l(fā)通信系統(tǒng)中，利用干擾對(duì)齊思想提出一種優(yōu)化模擬波束矢量的迭代算法，通過此迭代算法根據(jù)信道的互易特性交替優(yōu)化接收端每一個(gè)子陣列的波束矢量和發(fā)射端每一個(gè)子陣列的波束矢量，直到每一個(gè)子陣列的干擾的變化小于某給定的閾值。該迭代算法具有收斂速度快、計(jì)算量小、復(fù)雜度低等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)子陣列之間干擾對(duì)齊，通過干擾對(duì)齊可以減小子陣列之間干擾，進(jìn)而提高系統(tǒng)的頻譜效率，改善系統(tǒng)性能。
【IPC分類】H04B7/04
【公開號(hào)】CN105610476
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610006709
【發(fā)明人】何世文, 歐飛飛, 葉日平, 黃永明, 楊綠溪, 洪偉
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年1月6日