一种TD‑LTE系统中基于码本的双流波束赋形方法

摘要

一种TD‑LTE系统中基于码本的双流波束赋形方法，包括：选择TD‑LTE8天线码本，进行天线校正补偿，根据原始信道估计值和上行校正权值计算出天线校正补偿后信道估计值H，判断用户终端天线是否轮发，如果是，则判断H是否配对成功，如果是，则组合矩阵[H1,H2]，并按天线分别对M个RB信道估计归一化初相，组合矩阵变成[H₍₁₎,H₍₂₎]；判断赋形权值的颗粒度，设权值颗粒度为mRB，如果m>1,则对m个RB的信道估计值求平均，搜索双流波束赋形码本权值；如果m为1，则搜索双流波束赋形码本权值；遍历所有RB后结束。在基站侧预设波束赋形权值向量码本，根据用户信道信息搜索两个正交的码本权值，实现快速赋形，提升TD‑LTE系统的无线性能。

主权项

一种TD‑LTE系统中基于码本的双流波束赋形方法，其特征在于由以下步骤组成：选择TD‑LTE8天线波束赋形码本：k＝0‑15的自然数，v_i＝[1 e^j2π*2*i/32 e^j4π*2*i/32 e^j6π*2*i/32]^Tv_j＝[1 e^j2π*2*j/32 e^j4π*2*j/32 e^j6π*2*j/32]^T其中，i＝0,1,…,15；j＝0,1,…,15；TD‑LTE8天线波束赋形码本选择一共16×16×16；(1)对TD‑LTE系统8天线进行天线校正补偿，根据原始信道估计值和上行校正权值计算出天线校正补偿后信道估计其中n为RB数目索引，ka_Rx为天线索引,u为用户索引，i为用户u发射天线索引,i取值为1或2；RB为资源块；(2)判断用户终端天线是否轮发，如果用户终端天线轮发，则转入步骤(3)，如果不轮发，则转入单流权值构造双流权值状态；(3)判断用户信道矩阵H是否配对成功，H为8×1的信道矩阵，如果配对成功，则转入步骤(4)，如果配对不成功，则转入单流权值构造双流权值状态；(4)组合矩阵[H₁,H₂]，并按天线分别对M个RB的信道估计值归一化初相，组合矩阵变成[H₍₁₎,H₍₂₎]；具体方法如下：a.求每个RB第一个天线的相位θ$\theta =arctan\left(\frac{imag\left(\overline{H_i}\right(1,Loop))}{real\left(\overline{H_i}\right(1,Loop))}\right)$b.每RB按照天线1相位进行归一化$H_{\left(i\right)}({\mathrm{ka}}_{Rx},Loop)=\frac{\overline{H_i}({\mathrm{ka}}_{Rx},Loop)}{\cos \theta +j\sin \theta }$其中，循环Loop＝1：M；(5)判断赋形权值的颗粒度，设权值颗粒度为m个RB，如果m>1,则先对m个RB的信道估计值求平均，然后搜索双流波束赋形码本权值；如果m为1，则直接搜索双流波束赋形码本权值；①当权值颗粒度m为1个RB时：a.为了简化搜索空间,在i,j,k的3组16个码本中进行搜索，分别搜索满足下式的PMI序号i,j,k记做PMI₁(I₁,J₁,K₁)$G11\left(i\right)=\underset{i}{\arg }\left(max\right\{\left[\right|{v_i}^T\times H_{\left(1\right)}\left(index1,Loop\right){|}^2+|{v_i}^T\times H_{\left(2\right)}(index1,Loop\left){|}^2\right]\left\}\right)$搜索16次,得到I₁，其中,index1是port0对应的4天线；$G12\left(j\right)=\underset{j}{\arg }\left(max\right\{\left[\right|{v_j}^T\times H_{\left(1\right)}\left(index2,Loop\right){|}^2+|{v_j}^T\times H_{\left(2\right)}(index2,Loop\left){|}^2\right]\left\}\right)$搜索16次,得到J₁；$G1\left(k\right)=\underset{k}{\arg }\left(\max \right\{\left[\right|{\left[\begin{array}{c}{v}_I\\ v_J{\phi }_k\end{array}\right]}^T\times H_{\left(1\right)}\left(\right[index1;index2],Loop){|}^2+|{\left[\begin{array}{c}{v}_I\\ v_J{\phi }_k\end{array}\right]}^T\times H_{\left(2\right)}\left(\right[index1;index2],Loop){|}^2]\left\}\right)$搜索16次,得到K₁；其中，index2是port1对应的4天线，至此，PMI₁(I₁,J₁,K₁)已搜索到；b.查询搜索预设码本,寻找与PMI₁(I₁,J₁,K₁)正交的元素，组成码本集Q，假设码本集Q中有L个元素；c.对码本集Q中L个码本进行循环,遍历搜索L次,寻找满足下式的PMI序号i,j,k记做PMI₂(I₂,J₂,K₂)$G2=\underset{i,j,k}{\arg }\left(\max \right\{\left[\right|{\left[\begin{array}{c}{v}_i\\ v_j{\phi }_k\end{array}\right]}^T\times H_{\left(1\right)}\left([index1;index2],Loop\right){|}^2+|{\left[\begin{array}{c}{v}_i\\ v_j{\phi }_k\end{array}\right]}^T\times H_{\left(2\right)}([index1;index2],Loop\left){|}^2\right]\left\}\right)$②当权值颗粒度m>1RB时a.对m个RB的信道估计H_(i)值求平均，计算式如下${\overline{\stackrel{‾}{H}}}_{\left(i\right)}(jj,Loop)=\frac{\underset{ii=1}{\overset{m}{\Sigma }}{H}_{\left(i\right)}(jj,ii)}{m}$其中，jj＝1，2，…，Ka_Tx，Ka_Tx为基站发射天线索引，i为用户发射天线索引，i取1或2，循环Loop＝1：[M/m]；b.为了简化搜索空间,在i,j,k的3组16个码本中搜索,分别搜索满足下式的PMI序号i,j,k；$G11\left(i\right)=\underset{i}{\arg }\left(max\right\{\left[\right|v_i^T\times {\overline{\stackrel{‾}{H}}}_{\left(1\right)}\left(index1,Loop\right){|}^2+|v_i^T\times {\overline{\stackrel{‾}{H}}}_{\left(2\right)}(index1,Loop\left){|}^2\right]\left\}\right)$搜索16次,得到I₁，中,index1是port0对应的4天线；$G12\left(j\right)=\underset{j}{\arg }\left(max\right\{\left[\right|v_j^T\times {\overline{\stackrel{‾}{H}}}_{\left(1\right)}\left(index2,Loop\right){|}^2+|v_j^T\times {\overline{\stackrel{‾}{H}}}_{\left(2\right)}(index2,Loop\left){|}^2\right]\left\}\right)$搜索16次,得到J₁,中,index2是port1对应的4天线；$G1\left(k\right)=\underset{k}{\arg }\left(\max \right\{\left[\right|{\left[\begin{array}{c}{v}_I\\ v_J{\phi }_k\end{array}\right]}^T\times {\overline{\stackrel{‾}{H}}}_{\left(1\right)}\left(\right[index1;index2],Loop){|}^2+|{\left[\begin{array}{c}{v}_I\\ v_J{\phi }_k\end{array}\right]}^T\times {\overline{\stackrel{‾}{H}}}_{\left(2\right)}\left(\right[index1;index2],Loop){|}^2]\left\}\right)$搜索16次,得到K₁；其中，循环Loop＝1：[M/m]c.查询搜索预设码本,寻找与PMI₁(I₁,J₁,K₁)正交的元素，组成码本集Q，假设码本集Q中有L个元素；d.对码本集Q中L个码本进行循环,遍历搜索L次,寻找满足下式的i,j,k，记做PMI₂(I₂,J₂,K₂)$G2=\underset{i,j,k}{\arg }\left(\max \right\{\left[\right|{\left[\begin{array}{c}{v}_i\\ v_j{\phi }_k\end{array}\right]}^T\times {\overline{\stackrel{‾}{H}}}_{\left(1\right)}\left([index1;index2],Loop\right){|}^2+|{\left[\begin{array}{c}{v}_i\\ v_j{\phi }_k\end{array}\right]}^T\times {\overline{\stackrel{‾}{H}}}_{\left(2\right)}([index1;index2],Loop\left){|}^2\right]\left\}\right)$其中，循环Loop＝1：[M/m]；(6)遍历所有RB后结束。