[發明專利]等功率約束下大規模天線訓練碼本的設計方法及訓練方法

有效

• 申請號: 201911014770.0
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN110518949B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 張華;許哲;吳龍波;丁俊濤;劉俊龍
• 申請（專利權）人: 江蘇久鑫銅業有限公司
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456
• 代理公司: 32112 南京天翼專利代理有限責任公司
• 代理人: 奚銘

1.等功率約束下大規模天線訓練碼本的訓練方法，其特征是在采用模擬陣列結構下的點對點大規模天線系統中，在等功率約束下設計多分辨率碼本，再根據所設計多分辨率碼本進行訓練，其中，天線系統收發兩側均配置有N個均勻線性半波長天線陣列，設計多分辨率碼本包括以下步驟1）-6）：

1）根據均勻線性陣列規模確定多分辨率碼本的層數為S=log₂N，其中N為2 的整數次冪，碼本用一個（S+1）×2^S×N的三維矩陣存儲；

2）從第1層開始到第S層逐層生多分辨率碼本，第s 層碼本有I_s=2^s個碼字，第s層第i個碼字為，s=1，2，…，S；

3）第s 層每個碼字相應的波束帶寬為，第s層需要的虛擬子陣列數為，其中? ?為向上取整，Δs = S–s，相鄰子波束的角間距為；

4）第s層第1個碼字構造通過個子波束經過波束增益相位補償系數調整后合成得到，具體如下：

為子陣列天線數，為第m個子波束的中心角，，

，為矩陣轉置，為子波束相位補償系數，；

5）第s層第i個碼字構造通過第s層第1個碼字旋轉相位獲得：

，符號為hadamard積，即逐點相乘；

6）發送端和接收端采用同樣的構造步驟1）~5）產生接收端碼本和發送端碼本；

由上述步驟得到碼本后，采用波束切換掃描方式進行波束成形訓練，通過如下步驟7）-9）層次化搜索碼本，得到波束對齊后的最高層碼本上的收發配對碼字：

7）波束對齊從碼本的初始搜索層開始，直至最高層，以獲得精確的波束對齊；波束對齊算法包括發送端層次化搜索和接收端層次化搜索；

8）在發送端層次化波束搜索階段，接收端采用第0層碼本的唯一碼字W(0,1)配置移相器以全向合并波束，而發送端從初始搜索層開始到碼本最高層S逐層進行層次化搜索，對于第s級的層次化搜索，發送端在連續的兩個時隙內分別用前一級波束搜索獲得的最優碼字的兩個子碼字和形成定向波束，即兩個備選發送波束，接收端通過比較這兩個備選發送波束對應的接收信號，選取接收功率較大時的碼字序號作為反饋信號反饋給發送端，按上述方法對發送端的碼本搜索直到最高層，得到最優發射碼字；

9）在接收端層次化波束搜索階段，發送端用已經獲得的最優碼字形成定向波束，而接收端也采用發送端層次化波束搜索的方法進行波束搜索，得到接收端碼本的最優接收碼字；

其中，根據不同的傳輸信噪比自適應地選擇進行初始級波束訓練所應在的碼本層號，即自適應地選擇初始搜索層，具體為：

自適應波束訓練算法：根據碼本設計方法，高層的碼字形成的波束增益總是高于底層碼字，層次化波束搜索中，初始搜索層根據接收信噪比進行自適應選擇，設波束訓練所需接收信噪比最低門限為，那么初始訓練層的選擇滿足，其中是層碼字的波束增益，是全向波束發射時的接收信噪比。