[發明專利]一種受總功率約束的開關模擬波束成形系統

有效

• 申請號: 201611113744.X
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN106788649B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 張勝利;郭重濤;王滔滔;周義朋
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 溫玉珍

1.一種受總功率約束的開關模擬波束成形系統，其特征在于，包括：發射端射頻鏈、射頻開關組件和接收端射頻鏈，所述發射端射頻鏈與射頻開關組件的輸入端相連接，所述射頻開關組件的輸出端與所述接收端射頻鏈相連接；其中，所述射頻開關組件包括N個發射射頻開關以及N個與發射射頻開關相對應的發射射頻天線，N為發射射頻天線的個數，N取自然數；所述射頻開關組件選擇一個射頻開關作為接收射頻開關，以實現發射射頻開關與接收射頻開關之間的點對點傳輸，且所述發射射頻開關與接收射頻開關之間的信道具有高斯分布的獨立分布變量，所述開關模擬波束成形系統根據信道信息控制射頻開關組件的射頻開關狀態以最大化接收信噪比；所述射頻開關組件的發射射頻天線的發射功率由發射機的總功率約束，所述發射機的總功率均勻分配給射頻開關組件的所有發射射頻天線；

所述射頻開關組件還包括接收射頻開關以及與接收射頻開關相對應的接收射頻天線，所述接收射頻開關的輸入端連接至與之一一對應的接收射頻天線，所述接收射頻開關的輸出端均與所述接收端射頻鏈的輸入端相連接；

所述發射端射頻鏈中，發射機通過功率放大器連接至分流器的輸入端，所述分流器的輸出端連接至所述射頻開關組件的發射射頻開關；

所述接收端射頻鏈中，接收機通過低噪聲放大器連接至組合器的輸出端，所述組合器的輸入端連接至所述射頻開關組件的接收射頻開關；

所述接收機的基帶接收信號系統模型為接收機接收的信噪比為其中，P_t/K為發射射頻天線的發射功率；P_t為發射機的總功率；T為發射射頻天線的集合；K是發射射頻天線的集合T的基數；h_j為第j個發射射頻天線與接收射頻天線之間的信道系數，h_j,0≤j≤N都是服從復高斯分布CN(0,1)的獨立同分布變量；x為發射機的基帶發送信號；n～CN(0,σ²)表示接收機的高斯白噪聲；|∑_j∈Th_j|²為接收機的信號功率；

所述開關模擬波束成形系統根據信道信息控制射頻開關組件的射頻開關狀態以最大化接收信噪比包括以下步驟：

步驟S1，根據N個發射射頻天線的信道系數，針對這N個信道系數劃N條正交垂線，將N個發射射頻天線組成的復平面分為共2N個扇區；

步驟S2，對每一個扇區，確定一個對應集合V_K；

步驟S3，對第一個集合V₁，計算其中的所有信道系數之和

步驟S4，對后面的集合依次計算其中所有的信道系數之和

步驟S5，對所有的f_k，選擇其絕對值最大的一個，將絕對值最大的f_k所對應的集合V_K作為發射射頻天線的集合T，得到集合T的基數K；

步驟S6，初始化集合T的元素個數K^*＝1，f^*＝max_i|h_i|²，max_i表示對所有的i找最大值，其中，i為信道的序號，f^*為初始化集合T的元素個數K^*＝1后的信道系數之和，h_i為第i個信道的信道系數；

步驟S7，從集合T的元素個數K＝2至N，直到f/K＞f^*，則f^*＝f/K，K^*＝K，T^*＝T⁰，f為信道系數之和，進而得到信道系數之和的絕對值大于第一閾值且集合T的基數K小于第二閾值對應的集合T^*。

2.根據權利要求1所述的受總功率約束的開關模擬波束成形系統，其特征在于，所述N個發射射頻開關的輸入端均與所述發射端射頻鏈的輸出端相連接，每一個發射射頻開關的輸出端分別連接至一個與之一一對應的發射射頻天線。

3.根據權利要求1或2所述的受總功率約束的開關模擬波束成形系統，其特征在于，每一個發射射頻天線均以其最大化的發射功率發送射頻信號。