1.一种基于空间扫描的自适应毫米波波束搜索方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1、波束迭代搜索过程中导频信号的测量;
步骤2、利用GLRT对任意两个波束等效信道强弱关系的判定;
步骤3、自适应波束搜索。
2.根据权利要求1所述的一种基于空间扫描的自适应毫米波波束搜索方法,其特征在于步骤1所述波束迭代搜索过程中导频信号的测量包括以下步骤:步骤1.1,接收端Rx通过预置波束码本 进行波束扫描,测量发射端Tx发射的导频信号;其中 为Rx的第l个波束,NR为Rx的天线数;
为Tx发送导频信号使用的波束,NT为Tx的天线数;
步骤1.2,Rx采用迭代扫描的方式采集Tx发送的导频信号;在第t次迭代周期,Rx从 中选择波束进行波束扫描,测量Tx发送的导频信号;当Rx使用波束ul采集信号时,其等效信道为:
其中, 为Tx与Rx之间的信道矩阵;对应采集到的信号为:2
其中 是噪声信号,服从均值为0、方差为σ的复高斯分布,即 sl(t)为测2
量时间内Tx发送的导频信号,且|sl(t)|=PT,PT是Tx的发射功率;Rx将采集的信号进一步处理后的信号为:
将Rx使用波束ul从波束搜索开始到扫描周期t采集到的处理后信号联立为:fl=[flT
(1),...,fl(m),...,fl(nl(t))] ,其中,nl(t)=tln0是迭代累积扫描ul所用的符号周期数,tl为扫描ul的次数,n0是Rx每次扫描单个波束所用的符号周期数;
步骤1.3,Rx计算每个波束ul的匹配滤波输出
3.根据权利要求1所述的一种基于空间扫描的自适应毫米波波束搜索方法,其特征在于步骤2所述利用GLRT对任意两个波束等效信道强弱关系的判定包括以下步骤:步骤2.1,在任意扫描周期t,波束ul与波束uj的等效信道hl与hj的强弱关系判定问题等效于以下假设检验问题:
其中rl=|hl|为波束ul的等效信道强度且满足 θl为信道参数的相位;使用GLRT判定准则对hl与hj的强弱关系判定:其中S′l,j为GLRT检验统计量,γ′为门限值;当S′l,j大于门限值γ′时判决为H1,反之判决为H0;
步骤2.2,假设检验统计量S′l,j具体计算方法如下:2
情况1:噪声方差σ已知;
2
情况2:噪声方差σ未知;
其中, 与 为Rx使用波束ul与波束uj采集到的信号的匹配滤波输出,nl(t)与nj(t)分2
别为使用波束ul与波束uj进行波束扫描的符号周期数,σ为接收信号yl(t)的噪声方差;当噪声方差未知时,应用公式(8)计算S′l,j的要求是nl(t)>1或者nj(t)>1。
4.根据权利要求1所述的一种基于空间扫描的自适应毫米波波束搜索方法,其特征在于步骤3所述自适应波束搜索包括以下步骤:步骤3.1,Rx进行迭代波束搜索初始化;定义 为备选波束集;在初始化阶段,迭代周期+ +
数t←0, 在初始化阶段,输入参数为N和γ′,N表示波束搜索的时间上限,γ′表示GLRT的判决门限;
步骤3.2,Rx在扫描周期t使用 中的波束获取采集到的导频信号yl(t),根据公式(3)计算fl(t)和更新fl,最后根据公式(4)得到匹配滤波输出步骤3.3,Rx在第t次扫描周期完成波束扫描后,更新备选波束集步骤3.4,备选波束集 更新后,判断是否满足以下迭代搜索终止条件:或
其中 为从波束搜索开始到当前周期所消耗的总符号周期数;若公式(9)满足,则执行步骤3.5,否则t←t+1,并返回步骤3.2;
步骤3.5,波束选择;在满足公式(9)后,选择 作为波束搜索的输出结果。
5.根据权利要求4所述的一种基于空间扫描的自适应毫米波波束搜索方法,其特征在于步骤3.3更新备选波束集 具体实现如下:步骤3.3.1,检查具有最强匹配滤波信号的波束 是否在备选波束集 中;如果 则使用波束 采集导频信号使得同时更新 和 并将 并入备选波束集 否则直接执行步骤3.3.2;
步骤3.3.2,确定 根据公式(7)(Rx接收信号噪声方差已知时)或公式(8)(Rx接收信号噪声方差未知时)计算GLRT检验统计量根据公式(6)做出判决;将判决结果为H1的波束从 中剔除,完成 的更新。