利用压缩感知的双端时域波束搜索方法技术

本发明专利技术属于无线通信技术领域，具体涉及在多天线正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)通信系统中的采用压缩感知来搜索最优波束矢量的方法。本发明专利技术提供了一种在多天线OFDM通信系统中的一种利用压缩感知的双端时域波束来搜索最优波束矢量的方法。该方法利用离开角、到达角的稀疏性将波束搜索的问题转化为压缩感知的问题，结合信道的对称性，通过反复迭代的方法确定最优的发射和接收波束矢量。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
利用压缩感知的双端时域波束搜索方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、令设备1的收发天线数为Nt，所述设备1的码本中的波束数目为Ct，所述设备1使用全向天线向设备2发射，发射波束矢量为w→1=10...0,]]>所述发射波束长度为Nt，所述设备1使用OFDM技术在频域发射的序列为[1,1,...,1]，所述发射的序列长度为N令设备2的收发天线数为Nr，所述设备2的码本中的波束数目为Cr，所述设备2的天线接收到的第m个子载波信号向量为所述设备2的接收端使用Pr个接收矢量来接收信号，任意一个接收矢量都是长度为Nr的向量，所述接收矢量中的每个元素的值从集合[1,i,‑1,‑i]中随机选择，组成一个测量矩阵所述测量矩阵Φr每一行都对应一次接收，子载波信号为测量信号向量为其中，是长度为Nr的噪声向量，Hm为第m个频点的阶数为Nr×Nt信道矩阵，所述信道矩阵中第x行第y列的元素表示从发射端第y根天线到接收端第x根天线间的频域信道冲击响应，其中，m＝1,2,...,N，y＝1,2,...,Nt，x＝1,2,...,Nr，d＝1,2,...Pr，i为虚数单位，是噪声向量，中的每个元素对应一个测量值，()T是矩阵的转置运算，Pr为大于1的整数，N、Nt、Nr、Ct和Cr均为大于1的整数；S2、根据S1所述构建字典矩阵为D，D的每一列对应[‑90°，90°]中的一个角度，S1所述信号可以在D下展开，并且是稀疏的，展开系数为复数，是在D下的展开系数；S3、、使用N个任务的正交匹配追踪算法(Orthogonal Matching Pursuit，OMP)联合所有S1所述子载波信号共同恢复出所有的具体为：S31、y→m,r=Φrg→m,r=ΦrDω→m,r+n→m,r′=Vrω→m,r+n→m,r′,]]>Vr＝ΦrD，所述可以在Vr下展开，是在Vr下的展开系数；S32、从S31所述Vr中找到一列使得最大，构造矩阵算出所有在Vc下的展开系数[ω→1,r,c,ω→2,r,c,...,ω→N,r,c]=(VcHVc)-1VcH[y→1,r,y→2,r,...,y→N,r],]]>表示当前恢复程度的剩余量er=[y→1,r,y→2,r,...,y→N,r]-Vc[ω→1,r,c,ω→2,r.c...,ω→N,r,c],]]>其中，()‑1是矩阵的求逆运算，()H是矩阵的共轭转置运算，|·|表示取复数的幅度，||·||2表示向量的二范数运算；S33、从Vr中找到使得最大，其中是矩阵er中的第m列，将加到S32所述Vc中得到更新后的算出在更新后的Vc下的展开系数；S34、循环S34到S33，直到er的F范数小于的F范数的a倍时停止，结合S2所述字典矩阵D中的列向量与对应位置的系数线性组合恢复出其中，a为门限值，0<a<1,且a为实数；S4、恢复出所有频点的记作从码本中找到一个适合的波束矢量使得频谱效率最大，c→1=argc→max(1NΣm=1Nlog2(1+γr,m)),]]>其中γr,m=|c→Tg→^r,m|2NrNtσ2,]]>σ2是噪声的功率，是长度为Nr的复向量；S5、使用N个任务的OMP联合所有S1所述测量信号共同恢复出所有的具体如下：S51、y→m,t=Φtg→m,t=ΦtDω→m,t+n→m,t′=Vtω→m,t+n→m,t′,]]>所述可以在可以在Vt下展开，是在Vt下的展开系数，其中，Vt＝ΦtD；S52、从S51所述Vt中找到一列使得最大，构造矩阵算出所有在Vt下的展开系数[ω→1,r,c,ω→2,r,c,...,ω→N,r,c]=(VcHVc)-1VcH[y...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：成先涛，王梦瑶，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51