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龙图腾网恭喜杭州电子科技大学申请的专利一种自适应毫米波波束搜索方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115882912B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-16发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211513538.3，技术领域涉及：H04B7/0456；该发明授权一种自适应毫米波波束搜索方法是由刘春山;柴文琦;李松;赵楼;郭莽青设计研发完成，并于2022-11-29向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种自适应毫米波波束搜索方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种自适应毫米波波束搜索方法。本发明步骤：1、波束搜索的场景、预置的分层波束和窄波束搜索码本；2、使用分层波束搜索码本和窄波束搜索码本执行自适应波束搜索的总体流程；3、使用分层波束搜索码本进行波束搜索时，采用广义似然比检验判断是否切换波束搜索码本和是否停止当前层级的分层搜索并进入下一层级；4、分层搜索开始新一层搜索时，选择待搜索的角度区间；5、当满足从分层波束搜索码本切换至窄波束搜索码本的条件时，使用窄波束搜索码本进行波束搜索；6、当所有的波束搜索停止时，选择最终的波束赋形方向。本发明能够实现从分层波束码本到窄波束码本之间的切换，从而降低波束搜索时间开销的同时保证波束对准的精度。

本发明授权一种自适应毫米波波束搜索方法在权利要求书中公布了：1.一种自适应毫米波波束搜索方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、确定波束搜索的场景、预置的多精度分层波束搜索码本和窄波束搜索码本；步骤2、使用分层波束搜索码本和窄波束搜索码本执行自适应波束搜索的总流程；步骤3、使用分层波束搜索码本进行波束搜索时，采用广义似然比检验判断是否切换波束搜索码本和是否停止当前层级的分层搜索并进入下一层级；步骤4、分层搜索开始新的一层搜索时，选择待搜索的角度区间；步骤5、当满足从分层波束搜索码本切换至窄波束搜索码本的条件时，使用窄波束搜索码本进行波束搜索；步骤6、当所有的波束搜索停止时，选择最终的波束赋形方向；步骤1所述的波束搜索场景包括一个发射机和一个接收机，其中由发射机持续不断的向其覆盖的整个角度空间发射导频信号，接收机使用预置的波束搜索码本进行波束扫描，从而寻找最佳的波束赋形方向；步骤1所述波束搜索码本分为两种，一种是分层波束搜索码本W，一种是窄波束搜索码本步骤1所述的分层波束搜索码本呈树状结构，即一个上层较宽的波束的覆盖区间在下一层中由多个较窄波束联合覆盖；使用的分层波束搜索码本一共有K层，其中第k层一共有2k个码字，第k层的码字集合表示为Wk，且表示第k层中的第i个码字，NR＝2K表示接收机配备的天线数；码字wk,i覆盖的角度范围用表示，其中是对覆盖角度取余弦之后的结果；在分层波束搜索码本中，任意一层的所有码字覆盖范围的并集完全覆盖整个天线阵列角度域；且任意一层的码字的覆盖范围，由相应的下一层的两个码字的覆盖范围的并集完全表示；步骤1所述的窄波束搜索码本是单层的，由窄波束联合覆盖整个角度空间；使用分层波束搜索码本的最后一层中的所有码字WK作为窄波束搜索码本，表示为步骤2所述的波束搜索从分层波束搜索码本开始执行波束扫描；且所述的波束搜索总流程具体实现如下：在使用分层波束搜索码本执行波束扫描时，接收机每次完成一个循环的导频信号采集后，判断是否满足切换到使用窄波束搜索码本进行波束搜索的条件；若满足切换至窄波束搜索码本的条件，则停止使用分层波束搜索码本进行波束搜索，转而使用窄波束搜索码本进行波束搜索，直至波束搜索停止；若不满足切换至窄波束搜索码本的条件且当前分层搜索层级不是最后一级，则再判断是否进入分层搜索的下一层级；若满足进入下一层级分层搜索的条件，则使用下一层波束搜索码本执行波束搜索；若不满足切换至窄波束搜索码本的条件且当前分层搜索层级是最后一级，则判断波束搜索的停止条件是否满足；若以上条件均不满足，则继续执行当前层级的分层搜索；所述的波束搜索流程在波束搜索停止条件满足时，选择最终的波束赋形方向；所述的分层搜索接收机完成一个循环的导频信号采集是指接收机依次使用当前层级所有的待选波束采集一次接收机发射的导频信号；所述的从分层波束搜索码本向窄波束搜索码本的切换是通过检测未知信道信噪比的高低来决定的；步骤3所述使用分层波束搜索码本进行波束搜索时，发射机使用覆盖其感兴趣角度区间的波束发射信号，NT表示发射机配备的天线数；接收机采用循环扫描的方式采集发射机发射的导频信号，在每次循环扫描中，接收机分别使用码字wk,i和wk,i+1进行波束赋形，并接收发射机发送的导频信号；设接收机每次循环扫描中单个波束采集信号的时间为n0≥1个符号周期，则经过m次循环扫描后，在接收机使用第k层第j,j∈{i,i+1}个码字wk,j对应的波束接收到的信号表示为：yk,j＝hk,jsk,j+zk,j1其中表示发射机和接收机之间的等效信道，表示发射机和接收机之间的信道矩阵，表示发送的导频信号且PT表示发射功率，表示圆对称高斯噪声；经过匹配滤波后的信号表示为： 其中，PT表示天线的发射功率，表示圆对称高斯噪声，得到信道的信噪比为步骤3中为了检测当前信道信噪比的高低，会提前设定一个信道信噪比目标值β，并且设定当信道信噪比大于目标值就认为是高信道信噪比，否则就是低信道信噪比；上述设定能够写成下面的假设： 但是，式中的ηk,j不能直接通过接收信号计算得到，因此不能直接检验上述假设；使用广义似然比检验来进行假设检验，可以得到检验统计量： 其中γ∈0,∞表示假设检验的门限值，和分别表示在和条件下的似然函数；经过计算推导，公式4改写成： 公式5中，假设噪声方差σ2是唯一的已知信道信息，而rk,j、m、n0可以通过测量得到，因此能够直接在接收机计算检验统计量Grk,j；因此，波束搜索码本的切换准则如下： 在接收机每一次循环扫描之后，都会进行一次信道信噪比检测；若检验统计量Grk,j的检测结果满足公式6的条件，则切换波束搜索码本，使用窄波束搜索码本进行波束搜索；若检测结果不满足公式6的条件，则继续使用分层波束搜索码本进行波束搜索；步骤3在执行分层搜索时，使用广义似然比检验来检测累计接收信号的信噪比是否满足预设的目标值；在当前层级为第k层时，由匹配滤波器的输出信号公式2可知，接收信号的信噪比为令累计接收信号的信噪比的预设目标值为ρ，则根据广义似然比检验，可得到的检验统计量为： 在每次循环波束扫描后，若满足以下条件： 则停止当前第k层级的波束搜索，否则继续当前层级的波束搜索，其中γ'是设定的似然门限值；所述分层搜索进入新一层级的搜索时，若k＝1，即初始进入分层搜索时，待搜索的角度区间确定为待搜索的波束为w1,1和w1,2对应的波束；所述分层搜索进入第k+1层，且k≥1时，根据第k层波束搜索停止时接收机积累的匹配滤波信号rk,i和rk,i+1，决定第k+1层的波束搜索角度区间；具体为：待确定的第k+1层的波束搜索角度区间有三种可能，且其确定的具体规则如下：当信道主径角度的估计值时，选择CVwk,i作为第k+1层的波束搜索角度区间；当信道主径角度的估计值时，选择CVwk,i+1作为第k+1层的波束搜索角度区间；当信道主径角度的估计值时，选择CVwk,*作为第k+1层的波束搜索角度区间；其中，θk,i和θk,i+1分别表示角度区间和的中心角度，信道主径角度的估计值由公式9得到： 其中，表示θ的取值范围，表示和交界处的角度；其中 表示在接收机的导向矢量，g*k,iθ表示gk,iθ的复共轭，表示接收机的波束赋形增益；因此第k+1层的待搜索角度区间总结为： 当就选择作为第k+1层的波束搜索角度区间，区间内所有码字对应的波束就是第k+1K层的待搜索波束；否则就以为区间中心，宽度和相等的角度区间作为第k+1层的波束搜索角度区间，区间内所有码字对应的波束就是第k+1K层的待搜索波束；步骤5使用窄波束搜索码本进行波束搜索时，首先初始化活跃波束集合并开始执行循环波束扫描；步骤5对活跃波束集合中的所有波束进行循环扫描，每次发送n0个导频信号；在完成第m次循环扫描后，波束wi从第一次扫描开始接收到的信号可以表示为：yi＝his+zi11其中，是发射机和接收机之间的等效信道，为导频信号，且其中PT为天线发射功率，是方差为σ2的独立圆对称高斯变量；wi对应的波束经过m次循环扫描后，积累的导频信号为mn0，可以得到： 其中，是匹配滤波之后的信号，Ti服从自由度为2，非中心参数为的非中心卡方分布；步骤5对活跃波束每次循环扫描后，根据所有波束强度两两强弱对比的后验概率来更新活跃波束集；具体规则为：当fTi,TjΓ时，则认为波束i比波束j强，然后将波束j移出活跃波束集；其中fTi,Tj表示当波束i和波束j对应的积累的导频信号为Ti和Tj时，波束i的等效信道的强度比波束j高的后验概率，即fTi,Tj＝Pr{|hi|＞|hj|}，Γ表示后验概率门限值；上述规则应用于活跃波束集中所有波束的两两对比，因此，每次循环扫描后，更新过后的活跃波束集可以表示为： 其中，后验概率函数fx,y可以表示如下： 其中Ll·是l阶拉盖尔多项式；后验概率根据公式14的解析表达式，对l取有限项求和近似计算；步骤5在每次更新完活跃波束集之后，判断是否满足以下三个停止条件；若满足任何一个条件，则窄波束搜索停止；停止条件1.活跃波束集合中只剩下一个波束码字： 停止条件2.活跃波束集合中剩下了两个相邻的码字，并满足以下条件： 停止条件3.导频信号个数的限制： 其中Nmax是整个波束搜索过程允许最大的导频信号个数；步骤6当使用分层波束搜索码本搜索到最后一层第K层时，得到的波束赋形方向如下: 其中，wK,i表示最后一层第K层波束搜索码本中的任意一个码字，⊙表示哈达玛积，表示和wK,i主瓣中心方向角度之差，d表示天线间距，λ表示信号波长；步骤6当使用窄波束搜索码本进行波束搜索时，当满足停止条件1或者停止条件3时，得到波束赋形方向为：wopt＝wi*19其中表示最后剩下的在活跃波束集合中的最强波束对应的码字；当满足停止条件2时，得到波束赋形方向为： ⊙表示哈达玛积，表示和wK,i主瓣中心方向角度之差，d表示天线间距，λ表示信号波长。

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