一种基于上行训练的数模混合波束赋形方法技术

本发明专利技术属于无线通信技术领域，涉及一种基于上行训练的数模混合波束赋形方法。本发明专利技术的方法主要为：用户端发送一定长度的训练序列，基站端接收经过自由空间传播和噪声干扰的训练信号，形成对训练序列的最优估计，通过假设BS已知训练序列，建立目标函数，其解即为最佳的波束赋形矩阵。利用上下行自由空间传播信道的互易性，可将上行训练解出的最佳波束赋形矩阵视为下行传输的最佳波束赋形矩阵，再通过矩阵分解即可得到模拟域和数字域的波束赋形矩阵。本发明专利技术提出的技术方案，在模拟域消除一定的干扰，利用和改进了正交匹配追踪的思想，在码本集合中搜索出模拟域波束赋形矩阵，最后通过最小二乘法即可解得数字域波束赋形矩阵。

A hybrid digital beamforming method based on uplink training

The invention belongs to the field of wireless communication technology, and relates to a digital analog mixed beam forming method based on uplink training. The method of the invention includes: the user sends a training sequence of a certain length, the base station receives the training signal after free space propagation and noise interference, formed to estimate the optimal training sequence, by assuming BS known training sequence, the objective function is established, the solution is the best beamforming matrix. The use of reciprocity on the downlink free space propagation channel, the optimal beamforming matrix optimal beamforming matrix training solution as the uplink downlink transmission, beamforming matrix by matrix decomposition can be obtained by the analog and digital domains. The technical scheme of the invention, the elimination of certain interference in the analog domain, and using the improved orthogonal matching pursuit, the codebook set to search out the analog domain beamforming matrix, finally can be obtained by the least squares method of digital beamforming matrix domain.

【技术实现步骤摘要】
一种基于上行训练的数模混合波束赋形方法
本专利技术属于无线通信
，涉及一种基于上行训练的数模混合波束赋形方法。
技术介绍
毫米波(millimeterwave，mmWave)通信技术已经成为5G无线通信领域新的研究关键技术，在毫米波段存在大量未被利用的频段，为进一步提升系统容量提供了极大的潜在性。并且由于波长较小，能够将大量的天线阵元以较小的物理形式封装，使其在大规模多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput，MIMO)系统中具有完美适应性。大规模天线阵列能提供足够的赋形增益来克服毫米波通信中较高的路径损耗，实现较好的链路性能。因此，毫米波大规模MIMO系统将受到5G研究越来越多的关注。对于传统的MIMO系统，近年来有许多数字波束赋形的方法被提出，但是应用场景多限于较少的天线数，以此保证能够充分利用信道的自由度，从而传输多流数据。在全数字波束赋形的结构中，每个天线阵元都对应一条专门的射频(radiofrequency，RF)链。对于大规模天线阵列的情形，所需的RF链数是巨大的，从而急剧地增加了系统的复杂度、硬件代价和功耗。显然，全数字波束赋形的结构在大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于上行训练的数模混合波束赋形方法，该方法用于多用户毫米波大规模MIMO系统，定义所述系统基站配置NBS根天线和ND条RF链，K个被调度的单天线用户与之进行通信，且满足条件：K≤ND，其特征在于，所述方法包括：上行训练：每个用户独立发送上行的训练序列sk到基站，k＝1,2,...,K，基站端的接收信为：r＝Hus+n其中，s＝[s1,s2,...,sK]

【技术特征摘要】
1.一种基于上行训练的数模混合波束赋形方法，该方法用于多用户毫米波大规模MIMO系统，定义所述系统基站配置NBS根天线和ND条RF链，K个被调度的单天线用户与之进行通信，且满足条件：K≤ND，其特征在于，所述方法包括：上行训练：每个用户独立发送上行的训练序列sk到基站，k＝1,2,...,K，基站端的接收信为：r＝Hus+n其中，s＝[s1,s2,...,sK]T，Hu为所有用户到基站的上行信道，且对基站端未知，n为加性高斯白噪声；令W为联合波束赋形矩阵，对期望的训练序列的估计表达式为：基站已知所有用户的训练序列s，在训练序列和其估计值之间通过MMSE准则建立最优估计的目标函数为：利用Wiener波束赋形器解出函数，即可得到最优波束赋形矩阵Wopt：其中Crr＝E(rrH)表示接收信号的自相关矩阵，Crs表示接收信号和训练序列之间的互相关矩阵，由各个用户的互相关向量组成，即：下行混合波束赋形：根据获取的波束赋形矩阵Wopt和模拟波束赋形矩阵的单位模限制，建立混合波速赋形模型如下：其中D为数字域波束赋形矩阵，A为模拟域波束赋形矩阵，Ai是矩阵A的第i列，i＝1,2,...,ND，表示具有单...

【专利技术属性】
技术研发人员：方舒，王勇，芦滨雁，芦程昱，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51