[發明專利]一種短距通信中基于信道矩陣的干擾抑制波束形成方法

有效

• 申請號: 201110410903.3
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102404035A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 徐平平;唐朋成;徐祎志;黃航
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種短距通信中基于信道矩陣的干擾抑制波束形成方法，包括三個步驟：發射機與接收機鏈路構建，扇區級圖樣搜索和波束級圖樣搜索，每個步驟包括四個階段：訓練階段、反饋階段、映射階段和確認階段，其特征在于，所述波束級圖樣搜索中，還包括如下步驟：

(1)在訓練階段后新增空閑時隙，在所述空閑時隙內，利用訓練序列進行信道估計和干擾信號到達角度估計；

(2)根據步驟(1)中的信道估計和干擾信號達到角度估計計算生成最優權值向量，此權值向量為接收機的權值向量；

(3)在反饋階段將步驟(2)中生成的最優權值向量反饋給發射機，此權值向量的共軛值為發射機的權值向量；

(4)發射機和接收機使用此權值向量對各自的天線陣加權，即形成干擾抑制波束圖樣。

2.根據權利要求1所述的短距通信中基于信道矩陣的干擾抑制波束形成方法，其特征在于，步驟(1)中所述的空閑時隙長度等于一個幀間間隔時間。

3.根據權利要求1所述的短距通信中基于信道矩陣的干擾抑制波束形成方法，其特征在于，步驟(2)中計算生成最優權值向量的方法包括如下步驟：

I、設發射機和接收機的天線陣陣元數目相等，均為N，發射機的一根天線重復發送訓練序列N次，接收機的N根天線分別接收對應的一次訓練序列，則第k個訓練序列的向量為接收機第n根天線的信道沖激響應向量為其中s^k(l)為發射信號在第l個時刻的采樣值，L為最大采樣時間；

II、設在訓練階段，信道統計特性不變，即h^k(l)＝h(l)和s^k(l)＝s(l)，并且定義信道沖激響應矩陣為：其中，N為天線陣列的陣元數；則接收信號其中，為信道中的有用信號，為干擾信號，為噪聲；

III、步驟II中的接收信號被權值向量加權后的采樣輸出為其中w＝[w₁，…，w_N]^T，所述公式用矩陣表示為：

兩邊同時左乘得到接收信號的估計值：

根據估計到的每個天線元的結果可以計算出最優權值向量。

4.根據權利要求3所述的短距通信中基于信道矩陣的干擾抑制波束形成方法，其特征在于，步驟III中計算最優權值向量使用最大信干比準則，最大信干比為期望信號的功率比上干擾信號的功率和噪聲功率之和，定義式如下所示：

其中為接收信號功率，為噪聲功率，R_hh為信道沖激響應矩陣，R_ii為干擾信號自相關矩陣。

5.根據權利要求1所述的短距通信中基于信道矩陣的干擾抑制波束形成方法，其特征在于，步驟(4)中所述的接收機對天線陣加權的方法為：對于對稱信道，接收機根據最優權值向量對天線陣的連續相位進行調整；對于非對稱信道，接收機根據最優權值向量對接收機天線陣加權，加權后的接收機圖樣即為最優圖樣，此后的反饋階段接收機在其最優圖樣方向上向發射機發射訓練序列，發射機同樣采用上述機制計算發射機天線陣的加權向量。

6.根據權利要求1所述的短距通信中基于信道矩陣的干擾抑制波束形成方法，其特征在于，所述發射機與接收機鏈路構建步驟包括：

(1)發射機與接收機分別與網絡控制器交換各自的最佳波束圖樣，網絡控制器通知發射機與接收機進行波束形成；

(2)發射機和接收機進行設備與設備鏈路構建，使得相互之間可以傳輸基本的命令幀，則發射機與接收機鏈路構建完成。

7.根據權利要求1所述的短距通信中基于信道矩陣的干擾抑制波束形成方法，其特征在于，所述的扇區級圖樣匹配步驟采用基于碼本的波束形成方法。