天线信号处理方法及装置的制作方法
专利名称：天线信号处理方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明实施例涉及无线通信领域，尤其涉及一种天线信号处理方法及装置。
背景技术：
在全J求移动通信系统(Global System for Mobile communication, 简称 GSM)以及宽带码分多址(Wideband Code-Division Multiple Access,简称 WCDMA)等无线通信系统中，高频处理芯片将多个天线中的不同天线元接 收到的信号进行合并处理，并将处理后的信号提供给中频处理芯片。在高频 处理芯片进行信号合并处理的过程中，不同天线元之间的信号会产生同信道 干扰。为了克服多个天线中不同的天线元由于共信道产生的同信道干扰，提 高信道合并后信号的增益，需要确定多个天线相关系数构成的多维矩阵的最 大特征值对应的特征向量，该特征向量作为多个天线接收到的信号的权值可 减少合并后的信号之间的干扰。
假定待求特征向量的矩阵为A，其特征值为义,，相应特征值对应的特征向 量为义,，则有AY,=A,X,。通过求解矩阵A的特征值义,，然后通过公式 X = (J - A/)来计算其对应的特征向量义,。
现有技术中，采用神经网络方法确定多个天线相关系数构成的多维矩阵
的最大特征值对应的特征向量。对于给定网络，=1(0-f ，
任意选取/ " ( r表示n维向量)上的一点作为神经网络的迭代初值，网络演 化后收敛于矩阵A的一个特征向量，记为S),然后由S,计算矩阵A的对应S,的 特征值不=《4 。选取iT上垂直于S,的 一点作为网络初值，网络演化后收敛于矩阵A的一 个特征向量，若此特征向量垂直于S,则记为&,否则继续选取初值计算直 至得到&，然后由&计算矩阵八的对应&的特征值^=《^52。相类似地，选
取及"上垂直于S,、 S2..... v,的一点作为网络初值，网络演化后收敛于矩阵
A的一个特征向量，若此特征向量垂直于S,、 &..... ,，则记为&，否则
继续选取初值计算直至计算得到& ,然后由&计算矩阵A的对应&的特征值
4 = &
以3维矩阵八=
1 2 2
2 1 2 2 2 1
为例，介绍上述神经网络方法的具体求解过程c首先，对于任意X(0)-(X(0),X2(0)，jC3(0))ei 3 ,即X(0)是W的单位向量。可 以求得网络= MW -1' (0,其解为
i VI
竭=
^12(0>-2'+ Z(争-2' + g CO) '
4
:
z,(0)-士h(0)-x3(0)] z2(0) = *[x,(0)-2x2(0) Z3,士[x"0) + X2(0) + X3(0)]
其中<formula>formula see original document page 7</formula>
其次，在i 3中选取垂直于S,的单位向量+(1 -2 lf作初值，则
<formula>formula see original document page 7</formula>最后，在i 3中选取垂直于S,
^的单位向量l(1 o -i)M乍初值，则
<formula>formula see original document page 7</formula>,^=《^3=-1。至此，矩阵A的全部特征值和特征向量计算完
上述技术方案中，采用神经网络方法在确定多维矩阵的最大特征值对应 的特征向量时，由于多维矩阵的维数已确定，因此固定的多维矩阵方法不能 自适应地根据实际天线的个数确定输入多维矩阵的维数，对于不同维数的天 线系统，需要更改硬件电路的结构，增加了硬件的复杂度。
发明内容
本发明实施例提供一种天线信号处理方法及装置，实现自适应确定多维 矩阵的维数，在不需更改硬件电路结构的情况下可支持不同维数的天线系统， 降低硬件的复杂度。
本发明实施例提供了 一种天线信号处理方法，包括将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中；
根据所述天线矩阵，获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，根据所述维数
选取初始迭4、向量；
根据所述输入矩阵元素和初始迭代向量，得到所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量；
根据所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量，将天线信号进行增益处理。
上述天线信号处理方法，通过获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，实现了自适应确定输入矩阵维数，根据不同的输入矩阵维数，进行不同的计算处理，从而在不需更改硬件电路结构的情况下可支持不同维数的天线系统，降低硬件的复杂度。
本发明实施例还提供了一种天线信号处理装置，包括
接收模块，用于将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中；
获取模块，用于根据所述天线矩阵，获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，根据所述维数选取初始迭代向量；
计算处理模块，用于根据所述输入矩阵元素和初始迭代向量，得到所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量；
信号处理模块，用于根据所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量，将天线信号进行增益处理。
上述天线信号处理装置，获取模块获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，实现了自适应确定输入矩阵维数，根据不同的输入矩阵维数，进行不同的计算处理，从而在不需更改硬件电路结构的情况下可支持不同维数的天线系统，降低硬件的复杂度。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实
8施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明天线信号处理方法一个实施例的流程示意图；图2为本发明天线信号处理方法另 一个实施例的流程示意图；图3为本发明天线信号处理方法又一个实施例的流程示意图；图4为本发明天线信号处理装置一个实施例的结构示意图；图5为本发明天线信号处理装置另一个实施例的结构示意图；图6为本发明天线信号处理装置又一个实施例的结构示意图；图7为图6所示接收模块获取天线相关系数实施例的时序示意图；图8为图6所示获取模块自适应获取输入矩阵维数实施例的工作过程示意图9为图6所示第一乘法单元硬件电路实施例的结构示意图；图IO为图9所示第一乘法单元硬件电路实施例的时序示意图。
具体实施例方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在无线应用场景，接收到的多个天线数据存储在yVxvV的矩阵中，根据神
经网络理论，对于^^ = 1(0-(XeW", i "表示n维向量)，
当矩阵A为对称正定矩阵时，根据神经网络的Hebbian规则，上述微分方程从任意初始值出发的解都收敛于矩阵A的最大特征值对应的特征向量。
若V ^，…，人是矩阵A的特征值，S(,、l，…,")是矩阵A的对应/l,(/M,…，")的特征向量组成的W"中的一组标准正交基，对4壬意X(0)ei ",若X(O)在S,(沁l,…，")下的分解为X(0) = tZ,(0)S ，假设矩阵A的最大特征值义大于O,则上述微分方程的从i "中任意点出发的，在
的转置。得到最高非零阶子式M最大特征值对应的特征向量"假设6 - [6。、62 63]7',其中，6。为第O天线的信号增益，6,为第1天线的信号增益，62为第2天线的信号增益，63为第3天线的信号增益。对于输入矩阵为其它维数
的天线，可按照上述方法进行处理，在此不再赘述。
上述步骤204中，根据最高非零阶子式M最大特征值对应的特征向量6 ,将多个天线的信号进行增益处理，具体地，可以将最高非零阶子式M最大特征值对应的特征向量6对应的每一向量元素6。、 ^、 62、 ^与多个天线的每一路天线信号相乘进行增益处理，得到去信道干扰后的天线信号，将去信道干扰后的天线信号发送给后续信号处理单元中；也可根据实际需要对天线信号进行增益处理。对于其它维数的天线，可采用相同的处理方法，在此不再赘述。
本发明实施例中，通过获取输入矩阵的最高非零阶子式，并将最高非零阶子式作为输入矩阵，将最高非零阶子式的阶数作为输入矩阵维数，实现自适应确定输入矩阵维数；根据输入矩阵维数得到输入矩阵最大特征值对应的特征向量，从而减少了在求最大特征值对应的特征向量时的迭代次数，降低了天线信号的处理时间。
图3为本发明天线信号处理方法又一个实施例的流程示意图，如图3所示，本发明实施例包括以下步骤
步骤301 、将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中；步骤302、根据天线矩阵，获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，根据维数选取初始迭代向量；
步骤303、将输入矩阵元素和初始迭代向量相乘，获取待估计向量；
步骤304、获取待估计向量模值最大的向量元素；
步骤305、获取模值最大的向量元素的共轭向量元素；
步骤306、根据待估计向量与共轭向量元素的乘积，得到待迭代向量；
步骤307、将待迭代向量除以模值最大的向量元素的模值，得到迭代向
量；
步骤308、判断迭代向量是否满足设定的收敛条件；若是，执行步骤309;否则，将迭代向量作为初始迭代向量，执行步骤303;
步骤309、将迭代向量作为输入矩阵最大特征值对应的特征向量；
步骤310、根据输入矩阵最大特征值对应的特征向量，将天线信号进行
增益处理。
下面以4天线为例，对图3所示本发明实施例的技术方案做进一步详细的说明。
上述步骤301中，将接收到的4个天线相关系数存储在天线矩阵
A:
^00 "01 ^02 "03
a10 ",2 a13
a30 ￡731 "32 q33
中。天线矩阵可根据实际需要设定维数，在本发明实
施例中，由于天线相关系数的维数为4维，则天线矩阵至少设置为4维的；对于2个天线，由于天线相关系数的维数为2维，则天线矩阵的维数至少设置为2维。
上述步骤302中，根据天线矩阵A可获取输入矩阵M=
^00 ^01 fl02 a03"10 "11 ^12 "13
.fl30 a3i a32 fl33.
^!输人头巨P车元素<300 、 a01 、 <302 、 a03 、、 a30 、 a31 、 a32、 a33, 并且上述llT人矩阵元素均为非零元素。由于输入矩阵M为4维的，则初始迭代向量也选取为4维向量,设为x，则x呵x。
x, a-2 x3]7'，其中T表示向量[x。
x, ;c2 13]的转
置。对于输入矩阵为其它维数的天线，可按照上述方法进行处理，在此不再赘述。
上述步骤303中，将输入矩阵M和初始迭代向量x相乘，获取待估计向
量。具体为，《寺估计向.量fcmp-M x x =
aoo ^cn a。2a10 <312"20 "21
"03
a23
"30 ^31 "32 "33
x [乂o ^ ] 赁
13中T表示向量[x。
x, x2 乂3]的转置。
上述步骤304中，获取待估计向量/e，的模值mod,获取模值最大的向量元素"w/ 2 ，求耳又？emp2的才莫叶直为mod( ^m/ 2 )， 1寻到才莫〈直最大的向量元素"w; 2的共辄向量元素&wp2'。
上述步骤305中，根据模值最大的向量元素fe附p2获取其共轭向量元素few/ 2* 。
上述步骤306中，将待估计向量与共轭向量元素^"p2'相乘，得到二者的乘积待迭代向量x」e，=詢p x詢/ 2* 。
上述步骤307中，将待迭代向量x —"，除以模值最大的向量元素的模值mod ( &//^2 )，得到迭代向量x乂。
上述步骤308中，判断迭代向量、是否满足设定的收敛条件。若是，执行步骤309;否则，将迭代向量、作为初始迭代向量，执行步骤303。其中，设定的收敛条件可以为设定一个收敛向量N,当迭代向量；小于收敛向量N时，迭代向量x '禹足设定的收敛条件。
上述步骤309中，将迭代向量x,作为初始迭代向量x重新从步骤303开始迭代循环。
上述步骤310中，在满足设定的收敛条件时，根据输入矩阵M最大特征值对应的特征向量6 ，将天线的信号进行增益处理。具体地，々支设6 = [6。 6,62 &/，其中，T表示向量[6。 6, 62 63]的转置，6。为第O天线的信号增益，"为第1天线的信号增益，62为第2天线的信号增益，63为第3天线的信号增益，将输入矩阵M最大特征值对应的特征向量6对应的每一向量元素6。、 6,、62、 ^与多个天线的每一路天线信号相乘进行增益处理，得到去信道千扰后的天线信号。也可根据实际需要对天线信号进行增益处理。对于其它维数的多个天线，可采用相同的处理方法，在此不再赘述。
本发明实施例提供的天线信号处理方法，通过获取输入矩阵元素及输入
14矩阵维数，根据维数选取初始迭代向量，实现自适应确定输入矩阵维数；通
过对初始迭代向量进行迭代运算得到输入矩阵最大特征值对应的特征向量， 从而减少了在求最大特征值对应的特征向量时的迭代次数，降低了天线信号 的处理时间。
图4为本发明天线信号处理装置一个实施例的结构示意图,如图4所示， 本发明实施例具体包括接收模块41、获取模块42、计算处理模块43与信 号处理模块44。
其中，接收模块41将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中；获取模 块42根据接收模块41存储的天线矩阵，获取输入矩阵元素及输入矩阵维数， 并根据维数选取初始迭代向量；计算处理模块43根据输入矩阵元素和初始迭 代向量，得到输入矩阵最大特征值对应的特征向量；信号处理模块44根据输 入矩阵最大特征值对应的特征向量，将天线信号进行增益处理。
本发明实施例提供的天线信号处理装置，获取模块42获取输入矩阵元素 及输入矩阵维数，实现了自适应确定输入矩阵维数，根据不同的输入矩阵维 数，进行不同的计算处理，从而在不需更改硬件电路结构的情况下可支持不 同维数的多个天线系统，降低硬件的复杂度。
图5为本发明天线信号处理装置另一个实施例的结构示意图，如图5所 示，本发明实施例具体包括接收模块51、获取模块52、计算处理模块53 与信号处理模块54。
接收模块51将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中；获取模块52 根据接收模块51存储的天线矩阵元素及输入矩阵维数，并根据维数选取初始 迭代向量；计算处理模块53根据输入矩阵元素和初始迭代向量，得到输入矩 阵最大特征值对应的特征向量；信号处理模块54根据输入矩阵最大特征值对 应的特征向量，将天线信号进行增益处理。
其中，获耳^莫块52包括第一获取单元521与第二获取单元522。第一获取 521单元将输入矩阵元素和初始迭代向量相乘，获^U寺估计向量；第二获取单元
15522将最高非零阶子式的阶数作为输入矩阵维数。
下面以4天线为例，对图5所示本发明实施例的技术方案做进一步详细 的说明。
接收模块51将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵
A=
"00 ^01 ^02 "03
fl10 "12 "13
a20 g21 g22 t/23
"30 "31 "32 "33
中。天线矩阵可根据实际需要设定维数，在本发明实
施例中，由于天线相关系数的维数为4维，则天线矩阵至少设置为4维的； 对于2个天线，由于天线相关系数的维数为2维，则天线矩阵的维数至少设 置为2维。
获取模块52获取天线矩阵A=
G00 t/01 C02
"10 ^11 ^12 "13
"20 ^22 "23
"30 "31 "32 ^33
的最高非零阶子式即
为M=
aoo a01 a02 (303
"io & a12 "13
fl20 a21 fl22 o23
"30 & "32 "33
,将最高非零阶子式M作为输入矩阵，将最高非零阶
子式的阶数4作为输入矩阵维数。
计算处理模块53根据输入矩阵元素
，以及初始迭代向量;c，得到输入矩阵M最大特征值对应的特征向量" 假设6=[6。
6, 62 63f，其中，T表示向量[6。
6, &2 63]的转置，6。为第0天 线的信号增益，^为第1天线的信号增益，62为第2天线的信号增益，63为第 3天线的信号增益。对于输入矩阵为其它维数的多个天线，可按照上述方法 进行处理，在此不再赘述。的信号进行增益处理，具体地，可以将输入矩阵M最大特征值对应的特征向 量6对应的每一向量元素6。、 6,、 62、 63与天线的每一路天线信号相乘进行增 益处理，得到去信道干扰后的天线信号，将去信道干扰后的天线信号发送给 后续信号处理单元中。也可根据实际需要对天线信号进行增益处理。对于其 它维数的天线，可采用相同的处理方法，在此不再赘述。
本发明实施例提供的天线信号处理装置，获取模块52中的第一获取单元 521获取输入矩阵元素，第二获取单元522获取输入矩阵维数，并根据维数 选取初始迭代向量，第二获取单元522将输入矩阵维数作为计算处理模块53 的触发使能信号，使计算处理模块53根据不同的输入矩阵维数对输入矩阵元 素计算处理，实现自适应确定输入矩阵维数；计算处理模块53根据第二获取 单元522获取的输入矩阵维数计算得到输入矩阵最大特征值对应的特征向 量，从而减少了在求最大特征值对应的特征向量时的迭代次数，降低了天线 信号的处理时间。
图6为本发明天线信号处理装置又一个实施例的结构示意图，如图6所 示，本发明实施例包括接收模块61、获取模块62、计算处理模块63与信 号处理模块64。
接收模块61将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中；获取模块62 根据接收模块61存储的天线矩阵，获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，并根 据维数选取初始迭代向量；计算处理模块63根据输入矩阵元素和初始迭代向 量，得到输入矩阵最大特征值对应的特征向量；信号处理模块64根据输入矩 阵最大特征值对应的特征向量，将天线信号进行增益处理。
获取模块62包括第一获取单元621与第二获取单元622。第一获取单 元621将输入矩阵元素和初始迭代向量相乘，获取待估计向量；第二获取单 元622将最高非零阶子式的阶数作为输入矩阵维数。
计算处理模块63包括第一乘法单元631、选取单元632、第二乘法单 元633、除法单元634和判断单元635。其中，第一乘法单元631将输入矩阵
17元素和初始迭代向量相乘，获取待估计向量；选取单元632获取待估计向量 模值最大的向量元素，并获取模值最大的向量元素的共轭向量元素；第二乘 法单元633根据初始迭代向量与共轭向量元素的乘积，得到待迭代向量；除 法单元634将待迭代向量除以模值最大的向量元素的模值，得到迭代向量； 判断单元635判断迭代向量是否满足设定的收敛条件；若收敛于输入矩阵最 大特征值对应的特征向量，则得到输入矩阵最大特征值对应的特征向量；若 不收敛于输入矩阵最大特征值对应的特征向量，则将迭代向量作为初始迭代 向量送入第一乘法单元631。其中，设定的收敛条件可以为设定一个收敛 向量N，当迭代向量x,小于收敛向量N时，迭代向量x '禹足设定的收敛条件。 信号处理模块64包括增益处理单元641。其中，增益处理单元641将 输入矩阵最大特征值对应的特征向量作为天线信号的增益，获取增益处理后 的天线信号。
下面以4天线为例，对图6所示本发明实施例的技术方案做进一步详细 的说明。
接收模块61将接收到的4个天线相关系数存储在天线矩阵
A=
O00 a01 "02 (703
G10 flu fl12 ^ 3
a20 a21 "22 a23
"30 "M "32 ^33
中。天线矩阵可根据实际需要设定维数，在本发明实
施例中，由于天线相关系数的维数为4维，则天线矩阵至少"&置为4维的； 对于2个天线，由于天线相关系数的维数为2维，则天线矩阵的维数至少设 置为2维。
第一获取单元621获取输入矩阵M=
^00 ^01 "02 "03
"10 "12 "13
^20 ^21 "22 ^23
(730 "3i 032 G33
的输入矩阵元素
"00 、"01 、"02 、 "03
、、。、"31、 "32、 "33，并且上述输入矩阵元素均为非零元素。第二获取单元622将最高非零阶子式的阶数作为输入矩阵维数。由于
输入矩阵M为4维的，则初始迭代向量也选:f又为4维向量J殳为x,即x-[x。 ;c, & x3]7,其中，T表示向量[;c。
a x2 、]的转置。对于输入矩阵为其它维
数的天线，可按照上述方法进行处理，在此不再赘述。
第一乘法单元631将输入矩阵M和初始迭代向量x相乘，获取待估计向
量。具体为，《寺估计向量few/ 二M x x =
"00 "01 ^02 a03 G10 Ou C(12 t(13
g30 o31 a32 "33
x乂i J
选取单元632获取待估计向量&,的模值mod ,获取模值最大的向量元素 "，"p2，求取femp2的模值为mod ( f柳; 2 )，得到才莫值最大的向量元素&w/72的 共扼向量元素化附; 2* 。
第二乘法单元633将待估计向量&呼与共轭向量元素化，r相乘，得到二 者的乘积&w; x f柳; 2'，进一步得到待迭4义向量x —= x &OT; 2* 。
除法单元634将待迭代向量x —除以模值最大的向量元素的模值mod ("，2 ),得到迭代向量、。
判断单元635判断迭代向量x,是否满足设定的收敛条件。其中，收敛条 件是迭代向量x,满足设定的范围，即设定一个收敛向量N,当迭代向量^小 于收敛向量N时，迭代向量x,满足设定的收敛条件。若迭代向量 满足设定 的收敛条件，则得到输入矩阵M最大特征值对应的特征向量6，将得到的输 入矩阵M最大特征值对应的特征向量6送入信号处理^^莫块64的增益处理单元 641,假设6-[6。 6, &2 h]7 ，其中，T表示向量[&。 6, 62 W的转置，&。为第 0天线的信号增益，6,为第1天线的信号增益，62为第2天线的信号增益，63 为第3天线的信号增益；若不满足设定的收敛条件，判断单元635则将迭代 向量、作为初始迭代向量x送入第一乘法单元631中，重新开始迭代运算，直
到迭代向量x,收敛于输入矩阵M的最大特征值对应的特征向量。根据输入矩阵M的最大特征值对应的特征向量6 ，将天线的信号进行增
益处理，具体地，可以将输入矩阵M的最大特征值对应的特征向量6对应的 每一向量元素6。、 6,、 62、 ^与多个天线的每一路天线信号相乘进行增益处理，
得到去信道干扰后的天线信号。也可根据实际需要对天线信号进行增益处理。 对于其它维数的多个天线，可采用相同的处理方法，在此不再赘述。
本发明实施例提供的天线信号处理装置，获取模块62中的第一获取单元 621获取输入矩阵元素，第二获取单元622获取输入矩阵维数，并根据维数 选取初始迭代向量，第二获取单元622将输入矩阵维数作为计算处理模块63 的触发使能信号，使计算处理模块63根据不同的输入矩阵维数对输入矩阵元 素计算处理，实现自适应确定天线的输入矩阵维数；计算处理模块63根据第 二获取单元622获取的输入矩阵维数计算得到输入矩阵最大特征值对应的特 征向量，从而减少了在求最大特征值对应的特征向量时的迭代次数，降低了 天线信号的处理时间。
图7为图6所示接收模块获取天线相关系数实施例的时序示意图，如图 7所示，在时钟信号clk上升沿的触发下，获取^t块开始读取输入矩阵元素 a00、 a01、 <a02、 a03 、 …、a,o、 a31、 fl32、 a33。在读取输入矩P车元素的过程中， 首先读取输入矩阵行标，然后读取输入矩阵列标。其中，以输入矩阵维数为 4为例，读取输入矩阵第0行的行标时需要4个时钟信号elk,在读取第0行 的行标时，读取相应输入矩阵列标时每一个时钟信号elk对应一个输入矩阵 列标，如图7所示，在读取输入矩阵行标的第0行时，需要4个时钟信号elk, 在该4个时钟信号elk内，读取输入矩阵列标0、 1、 2、 3,相应的读取输 入矩阵中的^、 、％、 aQ3，随着时钟信号clk上升沿的触发，继续读取第 l行的输入矩阵元素",。、"12、 "13,直至读取到第3行的输入矩阵元素 、"31、 "32、 ",3为止。在开始读取输入矩阵行标时，读取输入矩阵计数器对
时钟信号clk从1开始进行计数。
图8为图6所示获取模块自适应获取输入矩阵维数实施例的工作过程示
20意图，如图8所示，并结合图7所示的时序图，以天线矩阵为4维矩阵为例， 在读取完毕天线矩阵元素后，判断"。。、",，、"22、 "33是否同时为0,若均为O, 则输入矩阵错误；若不全为0,则继续判断 、"22、 "33是否同时为0,若均 为O,则输入矩阵是l维的；若不全为0，则继续判断 、^是否同时为0， 若均为O，则输入矩阵是2维的；若不全为0,则继续判断"33是否为0,若为 0,则输入矩阵是3维的；若不为O,则输入矩阵是4维的。在判断出输入矩 阵维数后，获取模块62会向图6所示的计算处理模块63产生一个工作使能 信号，该工作使能信号与输入矩阵维数相关，能够使计算处理模块63根据不 同的输入矩阵维数计算输入矩阵与初始迭代向量的乘积。
图9为图6所示第一乘法单元硬件电路实施例的结构示意图，如图9所 示，第一乘法单元包括多个乘法器、多个选择器、加法器71、译码器81、 以及第一选择单元31和第二选择单元32。
其中乘法器具体为第一乘法器21、第二乘法器22、第三乘法器23和 第四乘法器24。
选择器具体为第一选择器11、第二选择器12、第三选择器13、第四 选择器14、第五选择器15、第六选择器16、第七选择器17、第八选择器18。 其中，第一选择器11、第二选择器12、第五选择器15、第八选择器18均为 四选一选择器；第三选择器13、第四选择器14、第六选择器16、第七选择 器17均为二选一选择器。
下面结合图7所示的时序图和图8所示的获取模块自适应获取输入矩阵 维数的工作过程示意图，详细介绍第一乘法单元处理过程。
第一选择器11、第二选择器12、第五选择器15、第八选择器18在乘 法计算计数器m"/jW的控制下，乘法计算计数器m"/—cw取不同的数值，获 取不同的输入矩阵元素。具体地，第一选择器11在乘法计算计数器mw/一cw 所记录的不同的时钟信号clk的触发下，选取a。。、 "Q1、 fl。2、 ~作为与初始迭代向量x的第0个向量元素x。在第一乘法器21中做乘法运算；第二选择器
12在乘法计算计数器mw/ —c"/所记录的不同的时钟信号Clk的触发下，选取 aQ1、 " 、 "2,、 作为与初始迭代向量x的第1个向量元素x，在第一乘法器21 中做乘法运算；第五选择器15在乘法计算计数器m"/j",所记录的不同的时 钟信号clk的触发下，选取"。2、 。12、 "22、 ^作为与初始迭"^向量x的第2个 向量元素^在第三乘法器23中做乘法运算；第八选择器18在乘法计算计数 器mw/」"/所记录的不同的时钟信号clk的触发下，选取"。3、 fli3、 "23、 "33作 为与初始迭代向量x的第3个向量元素&在第四乘法器24中做乘法运算。
第三选择器13、第四选择器14、第六选择器16、第七选择器17在输入 矩阵维数的控制下，根据输入矩阵维数的不同，启动不同的工作状态。若输 入矩阵维数为4，则第三选择器13、第四选择器14、第六选择器16、第七选 择器17处于工作状态，并将获取的输入矩阵的元素分别送入第三乘法器23 和第四乘法器24;若输入矩阵维数为2，则第三选择器13、第四选择器14、 第六选择器16、第七选择器17处于空闲状态，进而使得第三乘法器23和第 四乘法器24处于空闲状态，从而避免第三乘法器23和第四乘法器24的无效 翻转，降低硬件电路的功耗。
第一选择单元31根据实际需要，在输入矩阵维数与乘法计算计数器 mw/—cw的控制下，确定是选择初始迭代向量元素x;还是迭代向量元素作为第 六选择器16的输入。第二选择单元32根据实际需要，在输入矩阵维数与乘 法计算计数器mw/一cw的控制下，并在时钟信号clk上升沿的触发下，确定是
选择输入矩阵元素 3、 ^、 &、 还是选择经译码器81译码后的待估计
向量化m/ 的向量元素、 詢a 、 、 雄/ 3作为输入向量。
由图9所示硬件电路结构可知，本发明实施例采用并行的运算处理方式， 并能自适应根据矩阵维数调整硬件电路的并行运算，从而降低了天线信号的 处理时间。图10为图9所示第一乘法单元硬件电路实施例的时序示意图，如图10 所示，在时钟信号Clk上升沿的触发下，乘法计算计数器m"/ —c"/开始计数， 待估计向量从第3个时钟信号时开始得到的向量元素化wp。 、 、 当输入矩阵维数为2时，在得到待估计向量f，p的第二个向量 元素后，计算待估计向量te，的模值mod。、 mod,，在获取模值mod,的第一个 时钟信号的上升沿，从m。d。、 mod,中获取模值最大的向量元素fc，2;当输入 矩阵维数为3时，在得到待估计向量化，的第三个向量元素,e"^后，计算待 估计向量^，的模值mod。、 mod,、 mod2,在获取模值mod2后的第一个时钟信 号的上升沿，从mod。、 mod。 mod2中获取模值最大的向量元素""户2;当输入 矩阵维数为4时，在得到待估计向量,e，的第四个向量元素&"^后，计算待 4古计向量/em/ 的才莫4直modo 、 mod, 、 mod2 、 mod3 ，在获耳又才莫4直mod3后的第一个 时钟信号的上升沿，从mod。、 mod，、 mod2、 mod3中获取才莫值最大的向量元素 tew/ 2 。
L数的输入矩阵
M的运算的迭代次数: 表l
输入矩阵M
采用方法
迭代次数
232
3维矩阵1034
-361
—5783
4维矩阵71049
842
39512
本发明实施例
8
神经网络方法
20
本发明实施例
10
神经网络方法
43
由上述表l可知，本发明实施例提供的天线信号处理方法和天线信号处理. 装置针对不同输入矩阵维数，能够有效的减少硬件电路的迭代次数，从而降 低天线信号的处理时间。
23本发明方法实施例和装置实施例可以适用于任何需要合并多个天线数据
的无线通信系统，例如GSM网络、WCDMA网络等通信系统网络。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的4支术方案进行1奮改，或 者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技
术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1、一种天线信号处理方法，其特征在于，包括将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中；根据所述天线矩阵，获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，根据所述维数选取初始迭代向量；根据所述输入矩阵元素和初始迭代向量，得到所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量；根据所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量，将天线信号进行增益处理。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述天线矩阵， 获取输入矩阵元素及输入矩阵维数包括获取所述天线矩阵的最高非零阶子式，将所述最高非零阶子式的元素作 为所述输入矩阵元素，将所述最高非零阶子式的阶数作为所述输入矩阵维数。
3、 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入矩阵元 素和初始迭代向量，得到所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量包括根据所述输入矩阵元素和所述初始迭代向量，得到待迭代向量； 将所述待迭代向量除以所述才莫值最大的向量元素的才莫值，得到迭代向量； 判断所述迭代向量是否满足收敛条件，若是，则将所述迭代向量作为输 入矩阵最大特征值对应的特征向量；否则，将所述迭代向量作为初始迭代向 量，并执行将所述输入矩阵元素和所述初始迭代向量相乘，获取待估计向量。
4、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入矩阵元 素和所述初始迭代向量，得到待迭代向量包括将所述输入矩阵元素和所述初始迭代向量相乘，获取待估计向量； 获取所述待估计向量模值最大的向量元素； 获取4莫值最大的向量元素的共轭向量元素；根据所述待估计向量与所述共轭向量元素的乘积，得到待迭代向量。
5、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量，将天线信号进行增益处理包括将所述输入矩阵 最大特征值对应的特征向量作为所述天线信号的增益，获取增益处理后的天 线信号。
6、 根据权利要求1 ~5任一所述的方法，其特征在于，所述天线相关系 数为维数至少为二维的输入矩阵，所述输入矩阵的维数小于或等于所述天线 矩阵的维数。
7、 一种天线信号处理装置，其特征在于，包括 接收模块，用于将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中； 获取模块，用于根据所述天线矩阵，获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，根据所述维数选取初始迭代向量；计算处理模块，用于根据所述输入矩阵元素和初始迭代向量，得到所述 输入矩阵最大特征值对应的特征向量；信号处理模块，用于根据所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量，将 天线信号进行增益处理。
8、 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括第一获取单元，用于获取所述天线矩阵的最高非零阶子式，将所述最高非零阶子式的元素作为所述输入矩阵元素；第二获取单元，将所述最高非零阶子式的阶数作为所述输入矩阵维数。
9、 根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述计算处理模块包括第一乘法单元，用于将所述输入矩阵元素和所述初始迭代向量相乘，获 取待估计向量；选取单元，用于获取所述待估计向量才莫值最大的向量元素，并获取模值 最大的向量元素的共轭向量元素；第二乘法单元，用于根据所述待估计向量与所述共轭向量元素的乘积，得到待迭代向量；除法单元，用于将所述待迭代向量除以所述模值最大的向量元素的模值， 得到迭代向量；判断单元，用于判断所述迭代向量是否满足收敛条件；若是，则得到所 述输入矩阵最大特征值对应的特征向量；若所述判断单元判断出不满足所述收敛条件，则将所述迭代向量作为初 始迭代向量送入所述第一乘法单元，所述第一乘法单元将所述输入矩阵元素 和所述初始迭代向量相乘，获取待估计向量。
10、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述信号处理模块包括增益处理单元，用于将所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量作为所 述天线信号的增益，获取增益处理后的天线信号。
全文摘要
本发明实施例涉及一种天线信号处理方法及装置，其中方法包括将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中；根据所述天线矩阵，获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，根据所述维数选取初始迭代向量；根据所述输入矩阵元素和初始迭代向量，得到所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量；根据所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量，将天线信号进行增益处理。本发明实施例提供的天线信号处理方法及装置，通过获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，实现了自适应确定输入矩阵维数，根据不同的输入矩阵维数，进行不同的计算处理，从而在不需更改硬件电路结构的情况下可支持不同维数的天线系统，降低硬件的复杂度。
文档编号H04B7/02GK101483457SQ20091000531
公开日2009年7月15日 申请日期2009年2月5日 优先权日2009年2月5日
发明者熙 周, 程宏涛 申请人:华为技术有限公司
技术领域：
本发明实施例涉及无线通信领域，尤其涉及一种天线信号处理方法及装置。
背景技术：
在全J求移动通信系统(Global System for Mobile communication, 简称 GSM)以及宽带码分多址(Wideband Code-Division Multiple Access,简称 WCDMA)等无线通信系统中，高频处理芯片将多个天线中的不同天线元接 收到的信号进行合并处理，并将处理后的信号提供给中频处理芯片。在高频 处理芯片进行信号合并处理的过程中，不同天线元之间的信号会产生同信道 干扰。为了克服多个天线中不同的天线元由于共信道产生的同信道干扰，提 高信道合并后信号的增益，需要确定多个天线相关系数构成的多维矩阵的最 大特征值对应的特征向量，该特征向量作为多个天线接收到的信号的权值可 减少合并后的信号之间的干扰。
假定待求特征向量的矩阵为A，其特征值为义,，相应特征值对应的特征向 量为义,，则有AY,=A,X,。通过求解矩阵A的特征值义,，然后通过公式 X = (J - A/)来计算其对应的特征向量义,。
现有技术中，采用神经网络方法确定多个天线相关系数构成的多维矩阵
的最大特征值对应的特征向量。对于给定网络，=1(0-f ，
任意选取/ " ( r表示n维向量)上的一点作为神经网络的迭代初值，网络演 化后收敛于矩阵A的一个特征向量，记为S),然后由S,计算矩阵A的对应S,的 特征值不=《4 。选取iT上垂直于S,的 一点作为网络初值，网络演化后收敛于矩阵A的一 个特征向量，若此特征向量垂直于S,则记为&,否则继续选取初值计算直 至得到&，然后由&计算矩阵八的对应&的特征值^=《^52。相类似地，选
取及"上垂直于S,、 S2..... v,的一点作为网络初值，网络演化后收敛于矩阵
A的一个特征向量，若此特征向量垂直于S,、 &..... ,，则记为&，否则
继续选取初值计算直至计算得到& ,然后由&计算矩阵A的对应&的特征值
4 = &
以3维矩阵八=
1 2 2
2 1 2 2 2 1
为例，介绍上述神经网络方法的具体求解过程c首先，对于任意X(0)-(X(0),X2(0)，jC3(0))ei 3 ,即X(0)是W的单位向量。可 以求得网络= MW -1' (0,其解为
i VI
竭=
^12(0>-2'+ Z(争-2' + g CO) '
4
:
z,(0)-士h(0)-x3(0)] z2(0) = *[x,(0)-2x2(0) Z3,士[x"0) + X2(0) + X3(0)]
其中<formula>formula see original document page 7</formula>
其次，在i 3中选取垂直于S,的单位向量+(1 -2 lf作初值，则
<formula>formula see original document page 7</formula>最后，在i 3中选取垂直于S,
^的单位向量l(1 o -i)M乍初值，则
<formula>formula see original document page 7</formula>,^=《^3=-1。至此，矩阵A的全部特征值和特征向量计算完
上述技术方案中，采用神经网络方法在确定多维矩阵的最大特征值对应 的特征向量时，由于多维矩阵的维数已确定，因此固定的多维矩阵方法不能 自适应地根据实际天线的个数确定输入多维矩阵的维数，对于不同维数的天 线系统，需要更改硬件电路的结构，增加了硬件的复杂度。
发明内容
本发明实施例提供一种天线信号处理方法及装置，实现自适应确定多维 矩阵的维数，在不需更改硬件电路结构的情况下可支持不同维数的天线系统， 降低硬件的复杂度。
本发明实施例提供了 一种天线信号处理方法，包括将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中；
根据所述天线矩阵，获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，根据所述维数
选取初始迭4、向量；
根据所述输入矩阵元素和初始迭代向量，得到所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量；
根据所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量，将天线信号进行增益处理。
上述天线信号处理方法，通过获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，实现了自适应确定输入矩阵维数，根据不同的输入矩阵维数，进行不同的计算处理，从而在不需更改硬件电路结构的情况下可支持不同维数的天线系统，降低硬件的复杂度。
本发明实施例还提供了一种天线信号处理装置，包括
接收模块，用于将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中；
获取模块，用于根据所述天线矩阵，获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，根据所述维数选取初始迭代向量；
计算处理模块，用于根据所述输入矩阵元素和初始迭代向量，得到所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量；
信号处理模块，用于根据所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量，将天线信号进行增益处理。
上述天线信号处理装置，获取模块获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，实现了自适应确定输入矩阵维数，根据不同的输入矩阵维数，进行不同的计算处理，从而在不需更改硬件电路结构的情况下可支持不同维数的天线系统，降低硬件的复杂度。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实
8施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明天线信号处理方法一个实施例的流程示意图；图2为本发明天线信号处理方法另 一个实施例的流程示意图；图3为本发明天线信号处理方法又一个实施例的流程示意图；图4为本发明天线信号处理装置一个实施例的结构示意图；图5为本发明天线信号处理装置另一个实施例的结构示意图；图6为本发明天线信号处理装置又一个实施例的结构示意图；图7为图6所示接收模块获取天线相关系数实施例的时序示意图；图8为图6所示获取模块自适应获取输入矩阵维数实施例的工作过程示意图9为图6所示第一乘法单元硬件电路实施例的结构示意图；图IO为图9所示第一乘法单元硬件电路实施例的时序示意图。
具体实施例方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在无线应用场景，接收到的多个天线数据存储在yVxvV的矩阵中，根据神
经网络理论，对于^^ = 1(0-(XeW", i "表示n维向量)，
当矩阵A为对称正定矩阵时，根据神经网络的Hebbian规则，上述微分方程从任意初始值出发的解都收敛于矩阵A的最大特征值对应的特征向量。
若V ^，…，人是矩阵A的特征值，S(,、l，…,")是矩阵A的对应/l,(/M,…，")的特征向量组成的W"中的一组标准正交基，对4壬意X(0)ei ",若X(O)在S,(沁l,…，")下的分解为X(0) = tZ,(0)S ，假设矩阵A的最大特征值义大于O,则上述微分方程的从i "中任意点出发的，在
的转置。得到最高非零阶子式M最大特征值对应的特征向量"假设6 - [6。、62 63]7',其中，6。为第O天线的信号增益，6,为第1天线的信号增益，62为第2天线的信号增益，63为第3天线的信号增益。对于输入矩阵为其它维数
的天线，可按照上述方法进行处理，在此不再赘述。
上述步骤204中，根据最高非零阶子式M最大特征值对应的特征向量6 ,将多个天线的信号进行增益处理，具体地，可以将最高非零阶子式M最大特征值对应的特征向量6对应的每一向量元素6。、 ^、 62、 ^与多个天线的每一路天线信号相乘进行增益处理，得到去信道干扰后的天线信号，将去信道干扰后的天线信号发送给后续信号处理单元中；也可根据实际需要对天线信号进行增益处理。对于其它维数的天线，可采用相同的处理方法，在此不再赘述。
本发明实施例中，通过获取输入矩阵的最高非零阶子式，并将最高非零阶子式作为输入矩阵，将最高非零阶子式的阶数作为输入矩阵维数，实现自适应确定输入矩阵维数；根据输入矩阵维数得到输入矩阵最大特征值对应的特征向量，从而减少了在求最大特征值对应的特征向量时的迭代次数，降低了天线信号的处理时间。
图3为本发明天线信号处理方法又一个实施例的流程示意图，如图3所示，本发明实施例包括以下步骤
步骤301 、将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中；步骤302、根据天线矩阵，获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，根据维数选取初始迭代向量；
步骤303、将输入矩阵元素和初始迭代向量相乘，获取待估计向量；
步骤304、获取待估计向量模值最大的向量元素；
步骤305、获取模值最大的向量元素的共轭向量元素；
步骤306、根据待估计向量与共轭向量元素的乘积，得到待迭代向量；
步骤307、将待迭代向量除以模值最大的向量元素的模值，得到迭代向
量；
步骤308、判断迭代向量是否满足设定的收敛条件；若是，执行步骤309;否则，将迭代向量作为初始迭代向量，执行步骤303;
步骤309、将迭代向量作为输入矩阵最大特征值对应的特征向量；
步骤310、根据输入矩阵最大特征值对应的特征向量，将天线信号进行
增益处理。
下面以4天线为例，对图3所示本发明实施例的技术方案做进一步详细的说明。
上述步骤301中，将接收到的4个天线相关系数存储在天线矩阵
A:
^00 "01 ^02 "03
a10 ",2 a13
a30 ￡731 "32 q33
中。天线矩阵可根据实际需要设定维数，在本发明实
施例中，由于天线相关系数的维数为4维，则天线矩阵至少设置为4维的；对于2个天线，由于天线相关系数的维数为2维，则天线矩阵的维数至少设置为2维。
上述步骤302中，根据天线矩阵A可获取输入矩阵M=
^00 ^01 fl02 a03"10 "11 ^12 "13
.fl30 a3i a32 fl33.
^!输人头巨P车元素<300 、 a01 、 <302 、 a03 、、 a30 、 a31 、 a32、 a33, 并且上述llT人矩阵元素均为非零元素。由于输入矩阵M为4维的，则初始迭代向量也选取为4维向量,设为x，则x呵x。
x, a-2 x3]7'，其中T表示向量[x。
x, ;c2 13]的转
置。对于输入矩阵为其它维数的天线，可按照上述方法进行处理，在此不再赘述。
上述步骤303中，将输入矩阵M和初始迭代向量x相乘，获取待估计向
量。具体为，《寺估计向.量fcmp-M x x =
aoo ^cn a。2a10 <312"20 "21
"03
a23
"30 ^31 "32 "33
x [乂o ^ ] 赁
13中T表示向量[x。
x, x2 乂3]的转置。
上述步骤304中，获取待估计向量/e，的模值mod,获取模值最大的向量元素"w/ 2 ，求耳又？emp2的才莫叶直为mod( ^m/ 2 )， 1寻到才莫〈直最大的向量元素"w; 2的共辄向量元素&wp2'。
上述步骤305中，根据模值最大的向量元素fe附p2获取其共轭向量元素few/ 2* 。
上述步骤306中，将待估计向量与共轭向量元素^"p2'相乘，得到二者的乘积待迭代向量x」e，=詢p x詢/ 2* 。
上述步骤307中，将待迭代向量x —"，除以模值最大的向量元素的模值mod ( &//^2 )，得到迭代向量x乂。
上述步骤308中，判断迭代向量、是否满足设定的收敛条件。若是，执行步骤309;否则，将迭代向量、作为初始迭代向量，执行步骤303。其中，设定的收敛条件可以为设定一个收敛向量N,当迭代向量；小于收敛向量N时，迭代向量x '禹足设定的收敛条件。
上述步骤309中，将迭代向量x,作为初始迭代向量x重新从步骤303开始迭代循环。
上述步骤310中，在满足设定的收敛条件时，根据输入矩阵M最大特征值对应的特征向量6 ，将天线的信号进行增益处理。具体地，々支设6 = [6。 6,62 &/，其中，T表示向量[6。 6, 62 63]的转置，6。为第O天线的信号增益，"为第1天线的信号增益，62为第2天线的信号增益，63为第3天线的信号增益，将输入矩阵M最大特征值对应的特征向量6对应的每一向量元素6。、 6,、62、 ^与多个天线的每一路天线信号相乘进行增益处理，得到去信道千扰后的天线信号。也可根据实际需要对天线信号进行增益处理。对于其它维数的多个天线，可采用相同的处理方法，在此不再赘述。
本发明实施例提供的天线信号处理方法，通过获取输入矩阵元素及输入
14矩阵维数，根据维数选取初始迭代向量，实现自适应确定输入矩阵维数；通
过对初始迭代向量进行迭代运算得到输入矩阵最大特征值对应的特征向量， 从而减少了在求最大特征值对应的特征向量时的迭代次数，降低了天线信号 的处理时间。
图4为本发明天线信号处理装置一个实施例的结构示意图,如图4所示， 本发明实施例具体包括接收模块41、获取模块42、计算处理模块43与信 号处理模块44。
其中，接收模块41将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中；获取模 块42根据接收模块41存储的天线矩阵，获取输入矩阵元素及输入矩阵维数， 并根据维数选取初始迭代向量；计算处理模块43根据输入矩阵元素和初始迭 代向量，得到输入矩阵最大特征值对应的特征向量；信号处理模块44根据输 入矩阵最大特征值对应的特征向量，将天线信号进行增益处理。
本发明实施例提供的天线信号处理装置，获取模块42获取输入矩阵元素 及输入矩阵维数，实现了自适应确定输入矩阵维数，根据不同的输入矩阵维 数，进行不同的计算处理，从而在不需更改硬件电路结构的情况下可支持不 同维数的多个天线系统，降低硬件的复杂度。
图5为本发明天线信号处理装置另一个实施例的结构示意图，如图5所 示，本发明实施例具体包括接收模块51、获取模块52、计算处理模块53 与信号处理模块54。
接收模块51将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中；获取模块52 根据接收模块51存储的天线矩阵元素及输入矩阵维数，并根据维数选取初始 迭代向量；计算处理模块53根据输入矩阵元素和初始迭代向量，得到输入矩 阵最大特征值对应的特征向量；信号处理模块54根据输入矩阵最大特征值对 应的特征向量，将天线信号进行增益处理。
其中，获耳^莫块52包括第一获取单元521与第二获取单元522。第一获取 521单元将输入矩阵元素和初始迭代向量相乘，获^U寺估计向量；第二获取单元
15522将最高非零阶子式的阶数作为输入矩阵维数。
下面以4天线为例，对图5所示本发明实施例的技术方案做进一步详细 的说明。
接收模块51将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵
A=
"00 ^01 ^02 "03
fl10 "12 "13
a20 g21 g22 t/23
"30 "31 "32 "33
中。天线矩阵可根据实际需要设定维数，在本发明实
施例中，由于天线相关系数的维数为4维，则天线矩阵至少设置为4维的； 对于2个天线，由于天线相关系数的维数为2维，则天线矩阵的维数至少设 置为2维。
获取模块52获取天线矩阵A=
G00 t/01 C02
"10 ^11 ^12 "13
"20 ^22 "23
"30 "31 "32 ^33
的最高非零阶子式即
为M=
aoo a01 a02 (303
"io & a12 "13
fl20 a21 fl22 o23
"30 & "32 "33
,将最高非零阶子式M作为输入矩阵，将最高非零阶
子式的阶数4作为输入矩阵维数。
计算处理模块53根据输入矩阵元素
，以及初始迭代向量;c，得到输入矩阵M最大特征值对应的特征向量" 假设6=[6。
6, 62 63f，其中，T表示向量[6。
6, &2 63]的转置，6。为第0天 线的信号增益，^为第1天线的信号增益，62为第2天线的信号增益，63为第 3天线的信号增益。对于输入矩阵为其它维数的多个天线，可按照上述方法 进行处理，在此不再赘述。的信号进行增益处理，具体地，可以将输入矩阵M最大特征值对应的特征向 量6对应的每一向量元素6。、 6,、 62、 63与天线的每一路天线信号相乘进行增 益处理，得到去信道干扰后的天线信号，将去信道干扰后的天线信号发送给 后续信号处理单元中。也可根据实际需要对天线信号进行增益处理。对于其 它维数的天线，可采用相同的处理方法，在此不再赘述。
本发明实施例提供的天线信号处理装置，获取模块52中的第一获取单元 521获取输入矩阵元素，第二获取单元522获取输入矩阵维数，并根据维数 选取初始迭代向量，第二获取单元522将输入矩阵维数作为计算处理模块53 的触发使能信号，使计算处理模块53根据不同的输入矩阵维数对输入矩阵元 素计算处理，实现自适应确定输入矩阵维数；计算处理模块53根据第二获取 单元522获取的输入矩阵维数计算得到输入矩阵最大特征值对应的特征向 量，从而减少了在求最大特征值对应的特征向量时的迭代次数，降低了天线 信号的处理时间。
图6为本发明天线信号处理装置又一个实施例的结构示意图，如图6所 示，本发明实施例包括接收模块61、获取模块62、计算处理模块63与信 号处理模块64。
接收模块61将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中；获取模块62 根据接收模块61存储的天线矩阵，获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，并根 据维数选取初始迭代向量；计算处理模块63根据输入矩阵元素和初始迭代向 量，得到输入矩阵最大特征值对应的特征向量；信号处理模块64根据输入矩 阵最大特征值对应的特征向量，将天线信号进行增益处理。
获取模块62包括第一获取单元621与第二获取单元622。第一获取单 元621将输入矩阵元素和初始迭代向量相乘，获取待估计向量；第二获取单 元622将最高非零阶子式的阶数作为输入矩阵维数。
计算处理模块63包括第一乘法单元631、选取单元632、第二乘法单 元633、除法单元634和判断单元635。其中，第一乘法单元631将输入矩阵
17元素和初始迭代向量相乘，获取待估计向量；选取单元632获取待估计向量 模值最大的向量元素，并获取模值最大的向量元素的共轭向量元素；第二乘 法单元633根据初始迭代向量与共轭向量元素的乘积，得到待迭代向量；除 法单元634将待迭代向量除以模值最大的向量元素的模值，得到迭代向量； 判断单元635判断迭代向量是否满足设定的收敛条件；若收敛于输入矩阵最 大特征值对应的特征向量，则得到输入矩阵最大特征值对应的特征向量；若 不收敛于输入矩阵最大特征值对应的特征向量，则将迭代向量作为初始迭代 向量送入第一乘法单元631。其中，设定的收敛条件可以为设定一个收敛 向量N，当迭代向量x,小于收敛向量N时，迭代向量x '禹足设定的收敛条件。 信号处理模块64包括增益处理单元641。其中，增益处理单元641将 输入矩阵最大特征值对应的特征向量作为天线信号的增益，获取增益处理后 的天线信号。
下面以4天线为例，对图6所示本发明实施例的技术方案做进一步详细 的说明。
接收模块61将接收到的4个天线相关系数存储在天线矩阵
A=
O00 a01 "02 (703
G10 flu fl12 ^ 3
a20 a21 "22 a23
"30 "M "32 ^33
中。天线矩阵可根据实际需要设定维数，在本发明实
施例中，由于天线相关系数的维数为4维，则天线矩阵至少"&置为4维的； 对于2个天线，由于天线相关系数的维数为2维，则天线矩阵的维数至少设 置为2维。
第一获取单元621获取输入矩阵M=
^00 ^01 "02 "03
"10 "12 "13
^20 ^21 "22 ^23
(730 "3i 032 G33
的输入矩阵元素
"00 、"01 、"02 、 "03
、、。、"31、 "32、 "33，并且上述输入矩阵元素均为非零元素。第二获取单元622将最高非零阶子式的阶数作为输入矩阵维数。由于
输入矩阵M为4维的，则初始迭代向量也选:f又为4维向量J殳为x,即x-[x。 ;c, & x3]7,其中，T表示向量[;c。
a x2 、]的转置。对于输入矩阵为其它维
数的天线，可按照上述方法进行处理，在此不再赘述。
第一乘法单元631将输入矩阵M和初始迭代向量x相乘，获取待估计向
量。具体为，《寺估计向量few/ 二M x x =
"00 "01 ^02 a03 G10 Ou C(12 t(13
g30 o31 a32 "33
x乂i J
选取单元632获取待估计向量&,的模值mod ,获取模值最大的向量元素 "，"p2，求取femp2的模值为mod ( f柳; 2 )，得到才莫值最大的向量元素&w/72的 共扼向量元素化附; 2* 。
第二乘法单元633将待估计向量&呼与共轭向量元素化，r相乘，得到二 者的乘积&w; x f柳; 2'，进一步得到待迭4义向量x —= x &OT; 2* 。
除法单元634将待迭代向量x —除以模值最大的向量元素的模值mod ("，2 ),得到迭代向量、。
判断单元635判断迭代向量x,是否满足设定的收敛条件。其中，收敛条 件是迭代向量x,满足设定的范围，即设定一个收敛向量N,当迭代向量^小 于收敛向量N时，迭代向量x,满足设定的收敛条件。若迭代向量 满足设定 的收敛条件，则得到输入矩阵M最大特征值对应的特征向量6，将得到的输 入矩阵M最大特征值对应的特征向量6送入信号处理^^莫块64的增益处理单元 641,假设6-[6。 6, &2 h]7 ，其中，T表示向量[&。 6, 62 W的转置，&。为第 0天线的信号增益，6,为第1天线的信号增益，62为第2天线的信号增益，63 为第3天线的信号增益；若不满足设定的收敛条件，判断单元635则将迭代 向量、作为初始迭代向量x送入第一乘法单元631中，重新开始迭代运算，直
到迭代向量x,收敛于输入矩阵M的最大特征值对应的特征向量。根据输入矩阵M的最大特征值对应的特征向量6 ，将天线的信号进行增
益处理，具体地，可以将输入矩阵M的最大特征值对应的特征向量6对应的 每一向量元素6。、 6,、 62、 ^与多个天线的每一路天线信号相乘进行增益处理，
得到去信道干扰后的天线信号。也可根据实际需要对天线信号进行增益处理。 对于其它维数的多个天线，可采用相同的处理方法，在此不再赘述。
本发明实施例提供的天线信号处理装置，获取模块62中的第一获取单元 621获取输入矩阵元素，第二获取单元622获取输入矩阵维数，并根据维数 选取初始迭代向量，第二获取单元622将输入矩阵维数作为计算处理模块63 的触发使能信号，使计算处理模块63根据不同的输入矩阵维数对输入矩阵元 素计算处理，实现自适应确定天线的输入矩阵维数；计算处理模块63根据第 二获取单元622获取的输入矩阵维数计算得到输入矩阵最大特征值对应的特 征向量，从而减少了在求最大特征值对应的特征向量时的迭代次数，降低了 天线信号的处理时间。
图7为图6所示接收模块获取天线相关系数实施例的时序示意图，如图 7所示，在时钟信号clk上升沿的触发下，获取^t块开始读取输入矩阵元素 a00、 a01、 <a02、 a03 、 …、a,o、 a31、 fl32、 a33。在读取输入矩P车元素的过程中， 首先读取输入矩阵行标，然后读取输入矩阵列标。其中，以输入矩阵维数为 4为例，读取输入矩阵第0行的行标时需要4个时钟信号elk,在读取第0行 的行标时，读取相应输入矩阵列标时每一个时钟信号elk对应一个输入矩阵 列标，如图7所示，在读取输入矩阵行标的第0行时，需要4个时钟信号elk, 在该4个时钟信号elk内，读取输入矩阵列标0、 1、 2、 3,相应的读取输 入矩阵中的^、 、％、 aQ3，随着时钟信号clk上升沿的触发，继续读取第 l行的输入矩阵元素",。、"12、 "13,直至读取到第3行的输入矩阵元素 、"31、 "32、 ",3为止。在开始读取输入矩阵行标时，读取输入矩阵计数器对
时钟信号clk从1开始进行计数。
图8为图6所示获取模块自适应获取输入矩阵维数实施例的工作过程示
20意图，如图8所示，并结合图7所示的时序图，以天线矩阵为4维矩阵为例， 在读取完毕天线矩阵元素后，判断"。。、",，、"22、 "33是否同时为0,若均为O, 则输入矩阵错误；若不全为0,则继续判断 、"22、 "33是否同时为0,若均 为O,则输入矩阵是l维的；若不全为0，则继续判断 、^是否同时为0， 若均为O，则输入矩阵是2维的；若不全为0,则继续判断"33是否为0,若为 0,则输入矩阵是3维的；若不为O,则输入矩阵是4维的。在判断出输入矩 阵维数后，获取模块62会向图6所示的计算处理模块63产生一个工作使能 信号，该工作使能信号与输入矩阵维数相关，能够使计算处理模块63根据不 同的输入矩阵维数计算输入矩阵与初始迭代向量的乘积。
图9为图6所示第一乘法单元硬件电路实施例的结构示意图，如图9所 示，第一乘法单元包括多个乘法器、多个选择器、加法器71、译码器81、 以及第一选择单元31和第二选择单元32。
其中乘法器具体为第一乘法器21、第二乘法器22、第三乘法器23和 第四乘法器24。
选择器具体为第一选择器11、第二选择器12、第三选择器13、第四 选择器14、第五选择器15、第六选择器16、第七选择器17、第八选择器18。 其中，第一选择器11、第二选择器12、第五选择器15、第八选择器18均为 四选一选择器；第三选择器13、第四选择器14、第六选择器16、第七选择 器17均为二选一选择器。
下面结合图7所示的时序图和图8所示的获取模块自适应获取输入矩阵 维数的工作过程示意图，详细介绍第一乘法单元处理过程。
第一选择器11、第二选择器12、第五选择器15、第八选择器18在乘 法计算计数器m"/jW的控制下，乘法计算计数器m"/—cw取不同的数值，获 取不同的输入矩阵元素。具体地，第一选择器11在乘法计算计数器mw/一cw 所记录的不同的时钟信号clk的触发下，选取a。。、 "Q1、 fl。2、 ~作为与初始迭代向量x的第0个向量元素x。在第一乘法器21中做乘法运算；第二选择器
12在乘法计算计数器mw/ —c"/所记录的不同的时钟信号Clk的触发下，选取 aQ1、 " 、 "2,、 作为与初始迭代向量x的第1个向量元素x，在第一乘法器21 中做乘法运算；第五选择器15在乘法计算计数器m"/j",所记录的不同的时 钟信号clk的触发下，选取"。2、 。12、 "22、 ^作为与初始迭"^向量x的第2个 向量元素^在第三乘法器23中做乘法运算；第八选择器18在乘法计算计数 器mw/」"/所记录的不同的时钟信号clk的触发下，选取"。3、 fli3、 "23、 "33作 为与初始迭代向量x的第3个向量元素&在第四乘法器24中做乘法运算。
第三选择器13、第四选择器14、第六选择器16、第七选择器17在输入 矩阵维数的控制下，根据输入矩阵维数的不同，启动不同的工作状态。若输 入矩阵维数为4，则第三选择器13、第四选择器14、第六选择器16、第七选 择器17处于工作状态，并将获取的输入矩阵的元素分别送入第三乘法器23 和第四乘法器24;若输入矩阵维数为2，则第三选择器13、第四选择器14、 第六选择器16、第七选择器17处于空闲状态，进而使得第三乘法器23和第 四乘法器24处于空闲状态，从而避免第三乘法器23和第四乘法器24的无效 翻转，降低硬件电路的功耗。
第一选择单元31根据实际需要，在输入矩阵维数与乘法计算计数器 mw/—cw的控制下，确定是选择初始迭代向量元素x;还是迭代向量元素作为第 六选择器16的输入。第二选择单元32根据实际需要，在输入矩阵维数与乘 法计算计数器mw/一cw的控制下，并在时钟信号clk上升沿的触发下，确定是
选择输入矩阵元素 3、 ^、 &、 还是选择经译码器81译码后的待估计
向量化m/ 的向量元素、 詢a 、 、 雄/ 3作为输入向量。
由图9所示硬件电路结构可知，本发明实施例采用并行的运算处理方式， 并能自适应根据矩阵维数调整硬件电路的并行运算，从而降低了天线信号的 处理时间。图10为图9所示第一乘法单元硬件电路实施例的时序示意图，如图10 所示，在时钟信号Clk上升沿的触发下，乘法计算计数器m"/ —c"/开始计数， 待估计向量从第3个时钟信号时开始得到的向量元素化wp。 、 、 当输入矩阵维数为2时，在得到待估计向量f，p的第二个向量 元素后，计算待估计向量te，的模值mod。、 mod,，在获取模值mod,的第一个 时钟信号的上升沿，从m。d。、 mod,中获取模值最大的向量元素fc，2;当输入 矩阵维数为3时，在得到待估计向量化，的第三个向量元素,e"^后，计算待 估计向量^，的模值mod。、 mod,、 mod2,在获取模值mod2后的第一个时钟信 号的上升沿，从mod。、 mod。 mod2中获取模值最大的向量元素""户2;当输入 矩阵维数为4时，在得到待估计向量,e，的第四个向量元素&"^后，计算待 4古计向量/em/ 的才莫4直modo 、 mod, 、 mod2 、 mod3 ，在获耳又才莫4直mod3后的第一个 时钟信号的上升沿，从mod。、 mod，、 mod2、 mod3中获取才莫值最大的向量元素 tew/ 2 。
L数的输入矩阵
M的运算的迭代次数: 表l
输入矩阵M
采用方法
迭代次数
232
3维矩阵1034
-361
—5783
4维矩阵71049
842
39512
本发明实施例
8
神经网络方法
20
本发明实施例
10
神经网络方法
43
由上述表l可知，本发明实施例提供的天线信号处理方法和天线信号处理. 装置针对不同输入矩阵维数，能够有效的减少硬件电路的迭代次数，从而降 低天线信号的处理时间。
23本发明方法实施例和装置实施例可以适用于任何需要合并多个天线数据
的无线通信系统，例如GSM网络、WCDMA网络等通信系统网络。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的4支术方案进行1奮改，或 者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技
术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1、一种天线信号处理方法，其特征在于，包括将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中；根据所述天线矩阵，获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，根据所述维数选取初始迭代向量；根据所述输入矩阵元素和初始迭代向量，得到所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量；根据所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量，将天线信号进行增益处理。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述天线矩阵， 获取输入矩阵元素及输入矩阵维数包括获取所述天线矩阵的最高非零阶子式，将所述最高非零阶子式的元素作 为所述输入矩阵元素，将所述最高非零阶子式的阶数作为所述输入矩阵维数。
3、 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入矩阵元 素和初始迭代向量，得到所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量包括根据所述输入矩阵元素和所述初始迭代向量，得到待迭代向量； 将所述待迭代向量除以所述才莫值最大的向量元素的才莫值，得到迭代向量； 判断所述迭代向量是否满足收敛条件，若是，则将所述迭代向量作为输 入矩阵最大特征值对应的特征向量；否则，将所述迭代向量作为初始迭代向 量，并执行将所述输入矩阵元素和所述初始迭代向量相乘，获取待估计向量。
4、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入矩阵元 素和所述初始迭代向量，得到待迭代向量包括将所述输入矩阵元素和所述初始迭代向量相乘，获取待估计向量； 获取所述待估计向量模值最大的向量元素； 获取4莫值最大的向量元素的共轭向量元素；根据所述待估计向量与所述共轭向量元素的乘积，得到待迭代向量。
5、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量，将天线信号进行增益处理包括将所述输入矩阵 最大特征值对应的特征向量作为所述天线信号的增益，获取增益处理后的天 线信号。
6、 根据权利要求1 ~5任一所述的方法，其特征在于，所述天线相关系 数为维数至少为二维的输入矩阵，所述输入矩阵的维数小于或等于所述天线 矩阵的维数。
7、 一种天线信号处理装置，其特征在于，包括 接收模块，用于将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中； 获取模块，用于根据所述天线矩阵，获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，根据所述维数选取初始迭代向量；计算处理模块，用于根据所述输入矩阵元素和初始迭代向量，得到所述 输入矩阵最大特征值对应的特征向量；信号处理模块，用于根据所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量，将 天线信号进行增益处理。
8、 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括第一获取单元，用于获取所述天线矩阵的最高非零阶子式，将所述最高非零阶子式的元素作为所述输入矩阵元素；第二获取单元，将所述最高非零阶子式的阶数作为所述输入矩阵维数。
9、 根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述计算处理模块包括第一乘法单元，用于将所述输入矩阵元素和所述初始迭代向量相乘，获 取待估计向量；选取单元，用于获取所述待估计向量才莫值最大的向量元素，并获取模值 最大的向量元素的共轭向量元素；第二乘法单元，用于根据所述待估计向量与所述共轭向量元素的乘积，得到待迭代向量；除法单元，用于将所述待迭代向量除以所述模值最大的向量元素的模值， 得到迭代向量；判断单元，用于判断所述迭代向量是否满足收敛条件；若是，则得到所 述输入矩阵最大特征值对应的特征向量；若所述判断单元判断出不满足所述收敛条件，则将所述迭代向量作为初 始迭代向量送入所述第一乘法单元，所述第一乘法单元将所述输入矩阵元素 和所述初始迭代向量相乘，获取待估计向量。
10、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述信号处理模块包括增益处理单元，用于将所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量作为所 述天线信号的增益，获取增益处理后的天线信号。
全文摘要
本发明实施例涉及一种天线信号处理方法及装置，其中方法包括将接收到的天线相关系数存储在天线矩阵中；根据所述天线矩阵，获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，根据所述维数选取初始迭代向量；根据所述输入矩阵元素和初始迭代向量，得到所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量；根据所述输入矩阵最大特征值对应的特征向量，将天线信号进行增益处理。本发明实施例提供的天线信号处理方法及装置，通过获取输入矩阵元素及输入矩阵维数，实现了自适应确定输入矩阵维数，根据不同的输入矩阵维数，进行不同的计算处理，从而在不需更改硬件电路结构的情况下可支持不同维数的天线系统，降低硬件的复杂度。
文档编号H04B7/02GK101483457SQ20091000531
公开日2009年7月15日 申请日期2009年2月5日 优先权日2009年2月5日
发明者熙 周, 程宏涛 申请人:华为技术有限公司
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