基于Householder运算的基站发射天线波束成形方法技术

技术编号:11346243 阅读:106 留言:0更新日期:2015-04-24 02:44
本发明专利技术公开一种基于Householder运算的基站发射天线波束成形方法,主要针对现有技术中获得波束成形加权矩阵算法复杂的问题而设计。所述方法包括:利用接收的探测参考信号SRS获得上行信道估计矩阵H,利用Householder变换将复矩阵H转化为双对角矩阵,取左边Householder变换转置的列向量作为基站的发射天线波束成形的权向量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
波束成形技术结合了智能天线赋形技术和MIM0的空间复用技术,同时传输多个 数据流实现空分复用,并能够保持传统单流下实现的广覆盖,提高小区容量和减少干扰。在 正交频分复用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiple)多载波系统中,获得最 优波束成形权重的方法是特征波束成形方法,其根据最大信噪比准则来设计发送端的波束 成形矢量。通过对用户每个子载波的信道相关矩阵进行特征值分解,找到特征值对应的特 征向量实现波束成形;或者是对用户每个子载波信道进行奇异值分解,找到奇异值对应的 右奇异矩阵的列向量实现波束成形。 利用接收的探测参考信号SRS做上行信道估计得到一个MXN维的矩阵H,H表示 发射天线和接收天线之间的复信道增益。在时分双工(TDD)系统中,依据TDD信道的互易 对称性,下行信道是上行信道的转置,于是下行信道响应表示为H T,其中(?)T表示矩阵转 置操作。对矩阵HT做奇异值分解,即H T= U2VH,其中U是信道矩阵HT的左奇异酉矩阵,V 是信道矩阵HT的右奇异酉矩阵,在基站的发射天线上用右奇异矩阵的列向量作为天线波束 成形的加权矢量,实现波束成形。 传统的矩阵奇异值分解技术是使用正交变换将原矩阵转化为双对角线矩阵,然后 对双对角矩阵进行QR分解。经过对现有矩阵奇异值分解技术,波束成形技术的专利、文献 检索发现:《使用C0RDIC运算的波束形成的MIM0接收器和方法》(【申请号】200780009980. X,英特尔公司),其主要是利用C0RDIC运算应用复相旋转和Given旋转对信道矩阵执行QR 分解,从而生成上三角矩阵,然后对所述的上三角矩阵执行SVD分解,确定波束成形矩阵。 专利《使用雅克比旋转的矩阵本征值分解和奇异值分解》(申请号=200580046441. 4,高通 公司)描述了使用雅克比旋转对复矩阵进行分解的技术,以多个复数雅克比旋转矩阵对复 矩阵进行多次雅克比旋转迭代,以将复矩阵的非对角元素变为零,实现信道矩阵的奇异值 分解。另外专利《频道矩阵奇异值分解方法、装置及集成电路》(申请号 :200680011322.X, 美商内数位科技公司)首先循环执行Jacobi程序,实现信道相关矩阵的特征值分解,然后 应用特征值分解的正交矩阵和对角矩阵实现信道矩阵的奇异值分解。这些方法都是在完全 实现信道矩阵奇异值分解的情况下,获得波束成形的加权矩阵,方法比较复杂。 另据文献:Yue Wang, Kevin Cunningham, Prawat and Jeremy Johnson. Singular Value Decomposition Hardware for MIM0: State of the Art and Custom Design.使用 双边Jacobi算法实现2X2复矩阵的奇异值分解,但是此方法不能够实现信道矩阵维度大 于2的奇异值分解。 随着基站天线和用户天线数量的增加,使得MIM0系统实现信道矩阵的奇异值分 解更加复杂。同时LTE系统中,每个子载波可以同时传输多个数据流。因此,在本领域中需 要有效地获得多个数据流的波束成形矢量。
技术实现思路
针对上述问题,本专利技术提供一种,降低了求解波束成形加权矩阵复杂度的基于 Householder运算基站的发射天线波束成形方法。 为达到上述目的,本专利技术基于Householder运算基站的发射天线波束成形的权 向量的方法,所述方法包括:利用接收的探测参考信号SRS获得上行信道估计矩阵H,利用 Householder变换将复矩阵H转化为双对角矩阵,取左边Householder变换转置的列向量作 为基站的发射天线波束成形的权向量。 有益效果 现有的技术通过完成矩阵的奇异值分解或者特征值分解得到波束成形加权矩阵。 首先,应用Householder变换算法,计算左边Householder正交变换矩阵UpU2,…,UN和右 边Householder正交变换矩阵Vi,V2,…,VN_i。令UMXM=UnUw%、VNXN= V…VN_i,则有【主权项】1. 一种,其特征在于:所述方法 包括:利用接收的探测参考信号SRS获得上行信道估计矩阵H,利用Householder变换将复 矩阵H转化为双对角矩阵,取左边Householder变换转置的列向量作为基站的发射天线波 束成形的权向量。2. 根据权利要求1所述的基于Householder运算基站的发射天线波束成形的权向量的 方法,其特征在于:所述方法具体包括如下步骤: 利用接收的探测参考信号SRS获得M个接收天线和N个发送天线构成的MIMO通信信 道上行信道估计矩阵H,其中H表示为:使用Householder变换算法,计算左边Householder正交变换矩阵U1, U2,…,Un和右边 Householder 正交变换矩阵 V1, V2,…,Vim;取左边 Householder 变换矩阵 Umxm= UnUnVUi 转置的列向量作为基站的发射天线波束成形的权向量。3. 根据权利要求2所述的基于Householder运算基站的发射天线波束成形的权向量的 方法,其特征在于:所述的矩阵Un的计算表达式如下:所述的矩阵和对角矩阵AV1的计算表达式如下:【专利摘要】本专利技术公开一种,主要针对现有技术中获得波束成形加权矩阵算法复杂的问题而设计。所述方法包括:利用接收的探测参考信号SRS获得上行信道估计矩阵H,利用Householder变换将复矩阵H转化为双对角矩阵,取左边Householder变换转置的列向量作为基站的发射天线波束成形的权向量。【IPC分类】H04B7-06【公开号】CN104539338【申请号】CN201510008954【专利技术人】王永兵, 林江南, 冯雪林, 苏泳涛, 石晶林, 凌章 【申请人】中科晶上(苏州)信息技术有限公司【公开日】2015年4月22日【申请日】2015年1月8日本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种基于Householder运算的基站发射天线波束成形方法,其特征在于:所述方法包括:利用接收的探测参考信号SRS获得上行信道估计矩阵H,利用Householder变换将复矩阵H转化为双对角矩阵,取左边Householder变换转置的列向量作为基站的发射天线波束成形的权向量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:王永兵林江南冯雪林苏泳涛石晶林凌章
申请(专利权)人:中科晶上苏州信息技术有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

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