CN110545131B - 毫米波视距mimo信道下的天线阵列设计方法和系统 - Google Patents

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CN110545131B CN201910726222.4A CN201910726222A CN110545131B CN 110545131 B CN110545131 B CN 110545131B CN 201910726222 A CN201910726222 A CN 201910726222A CN 110545131 B CN110545131 B CN 110545131B
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Abstract

本发明涉及一种毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计方法和系统。所述方法包括：建立基于圆形天线阵列的毫米波视距MIMO通信系统的信道模型，并获得毫米波视距MIMO信道的初始化天线阵列参数，计算对应的最大信道容量，利用迭代算法计算信道的局部最大信道容量，并获得局部最大信道容量和最大信道容量之间的误差结果，当误差结果小于预设门限时，获取局部最大信道容量对应当前均匀圆形天线阵列分布。当误差结果大于预设门限时，利用初始参数向量在预设范围内重新搜索，获得符合要求的最大通信容量，并获取对应收发端的天线阵列参数，得到当前均匀圆形天线阵列分布。采用本方法能够提高复用MIMO系统的误比特率性能，并提高毫米波视距MIMO信道的信道容量。

Description

毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计方法和系统
技术领域
本发明涉及通信信号处理技术领域，特别是涉及一种毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计方法和系统。
背景技术
随着通信信号处理技术的发展，以及基于飞行器之间的航空通信传输需求，出现了多输入多输出技术，多输入多输出（multiple input multiple output）技术可以同时传输多个独立的数据流，可以在不增加带宽和发射功率的前提下大大提高传输速率。当前航空通信传输使用的是毫米波（millimeter-wave）航空MIMO信道，通常都是由视距（line-of-sight，LoS）分量所组成的，但由于缺少丰富的散射，毫米波LoS MIMO的信道容量会大幅下降。
为提高毫米波LoS MIMO的信道容量，现有技术中通过改变均匀线性天线阵列的布局，实现对MIMO通信系统的复用增益进行调整，进而提高信道容量。为提高MIMO通信系统的复用增益瑞，提出了瑞利距离准则（Rayleigh distance criterion），通过利用瑞利距离准则来获得最优的阵列参数和信道容量。当收发端都是均匀线性天线阵列并且满足该准则时，毫米波LoS MIMO通信系统可以获得最大复用增益。但均匀线性天线阵列由于结构不够紧凑，且其在方位角平面覆盖度不够全面，导致在毫米波通信系统的应用中，其信道容量在一定程度上受到限制。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高通信系统信道容量的毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计方法和系统。
一种毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计方法，所述方法包括：
建立基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型，并获得对应的毫米波视距 MIMO信道；
获得所述毫米波视距 MIMO信道的初始化天线阵列参数；
根据所述初始化天线阵列参数，计算所述毫米波视距MIMO信道的最大信道容量；
利用迭代算法，计算所述毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量；
将所述局部最大信道容量和所述最大信道容量进行对比，获得误差结果；
当所述误差结果小于预设门限时，将所述局部最大信道容量作为全局最大信道容量，并获取所述局部最大信道容量对应的当前均匀圆形天线阵列分布；
当所述误差结果大于所述预设门限时，利用初始参数向量在预设范围内对天线进行重新分配，获得符合要求的最大通信容量，并获取对应收发端的天线阵列参数，得到当前均匀圆形天线阵列分布。
在其中一个实施例中，建立基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型，并获得对应的毫米波视距 MIMO信道，包括：
获取所述毫米波视距 MIMO通信系统的发射端和接收端，并设置所述发射端和所述接收端直接的距离为D；
在所述发射端和所述接收端，分别装备N个天线和M个天线，并分别将各天线进行顺时针编号，得到所述毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型；
获取与所述毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型对应的各毫米波视距 MIMO信道；
其中，第n根发射天线
Figure DEST_PATH_IMAGE001
的坐标可以表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
第m根接收天线
Figure DEST_PATH_IMAGE003
的坐标可以表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
是第一根发射天线和x轴之间的夹角，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
是第一根接收天线和x轴之间的夹角，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure DEST_PATH_IMAGE008
分别为发射阵列和接收阵列的直径。
在其中一个实施例中，在建立基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型之后，还包括基于所述信道模型，建立复基带信号的传输信号模型为：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为
Figure DEST_PATH_IMAGE011
接收复值信号向量，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE012
为
Figure DEST_PATH_IMAGE013
发送复值信号向量，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014
为
Figure DEST_PATH_IMAGE015
收发端复值信道矩阵，其元素都归一化为1，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE016
为
Figure 449124DEST_PATH_IMAGE011
复值加性高斯白噪声向量，其元素均值为0，方差为
Figure DEST_PATH_IMAGE017
，β为自由空间损耗系数，可以定义为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE018
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE019
是信号波长。
在其中一个实施例中，所述收发端复值信道矩阵
Figure 490898DEST_PATH_IMAGE014
表示为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE020
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
是信道矩阵第m行第n列的元素，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022
是所述发射端天线阵列的第n根天线，到所述接收端天线阵列第m根天线的距离；
根据第n根发射天线和第m根接收天线的坐标，路径长度
Figure 631154DEST_PATH_IMAGE022
可以表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
。
在其中一个实施例中，所述毫米波视距MIMO信道的通信容量表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE026
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
为总发射功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE028
是
Figure DEST_PATH_IMAGE029
阶单位矩阵；
所述毫米波视距MIMO信道进行奇异值分解，可以分为多个互相平行的子信道；所述毫米波视距MIMO信道的通信容量第二表达式可以表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE030
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
是接收端的接收信噪比，
Figure DEST_PATH_IMAGE032
；
Figure DEST_PATH_IMAGE033
是矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE034
的第i大特征值，矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE035
定义为：
Figure DEST_PATH_IMAGE036
。
在其中一个实施例中，所述计算所述毫米波视距MIMO信道的最大信道容量，包括：
获得所述矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE037
的秩的表达式，表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
；
计算所述矩阵
Figure 590145DEST_PATH_IMAGE037
的秩的最小值
Figure DEST_PATH_IMAGE039
；其中，当各特征值相等，即
Figure DEST_PATH_IMAGE040
时，所述毫米波视距MIMO信道容量取最大值；
当所述矩阵
Figure 466834DEST_PATH_IMAGE037
的秩取1时，即
Figure DEST_PATH_IMAGE041
时，所述毫米波视距MIMO信道容量取最小值；
获得所述毫米波视距MIMO信道容量的取值范围，表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE042
。
在其中一个实施例中，利用迭代算法，计算所述毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量，包括：
将所述毫米波视距MIMO信道的通信容量表达式的负数作为目标函数，表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE043
；其中
Figure DEST_PATH_IMAGE044
；
获取第k次迭代时目标函数的一阶导数矩阵
Figure 903677DEST_PATH_IMAGE045
的表达式，表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE046
；其中
Figure 233027DEST_PATH_IMAGE047
；
获取第k次迭代时目标函数的二阶导数
Figure DEST_PATH_IMAGE048
的表达式，表示为：
Figure 494244DEST_PATH_IMAGE049
；
根据所述目标函数、目标函数的一阶导数矩阵
Figure 726905DEST_PATH_IMAGE045
和目标函数的二阶导数
Figure 720268DEST_PATH_IMAGE048
，计算得到所述迭代算法的迭代公式，表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE050
；
根据所述迭代公式计算得到毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量。
一种毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计系统，所述系统包括：
信道模型建立模块，用于建立基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型，并获得对应的毫米波视距 MIMO信道；
初始化天线阵列参数获取模块，用于获得所述毫米波视距 MIMO信道的初始化天线阵列参数；
最大信道容量计算模块，用于根据所述初始化天线阵列参数，计算所述毫米波视距MIMO信道的最大信道容量；
局部最大信道容量计算模块，用于利用迭代算法，计算所述毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量；
比对模块，用于将所述局部最大信道容量和所述最大信道容量进行对比，获得误差结果；
天线阵列分布获取模块，用于当所述误差结果小于预设门限时，将所述局部最大信道容量作为全局最大信道容量，并获取所述局部最大信道容量对应的当前均匀圆形天线阵列分布；
天线阵列参数获取模块，用于当所述误差结果大于所述预设门限时，利用初始参数向量在预设范围内对天线进行重新分配，获得符合要求的最大通信容量，并获取对应收发端的天线阵列参数，得到当前均匀圆形天线阵列分布。
在其中一个实施例中，所述信道模型建立模块还用于：
获取所述毫米波视距 MIMO通信系统的发射端和接收端，并设置所述发射端和所述接收端直接的距离为D；
在所述发射端和所述接收端，分别装备N个天线和M个天线，并分别将各天线进行顺时针编号，得到所述毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型；
获取与所述毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型对应的各毫米波视距 MIMO信道；
其中，第n根发射天线
Figure 536915DEST_PATH_IMAGE001
的坐标可以表示为：
Figure 273926DEST_PATH_IMAGE002
；
第m根接收天线
Figure 859629DEST_PATH_IMAGE003
的坐标可以表示为：
Figure 289473DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，
Figure 593415DEST_PATH_IMAGE005
是第一根发射天线和x轴之间的夹角，
Figure 868539DEST_PATH_IMAGE006
是第一根接收天线和x轴之间的夹角，
Figure 75792DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 410958DEST_PATH_IMAGE008
分别为发射阵列和接收阵列的直径。
在其中一个实施例中，所述局部最大信道容量计算模块还用于：
将所述毫米波视距MIMO信道的通信容量表达式的负数作为目标函数，表示为：
Figure 202196DEST_PATH_IMAGE043
；其中
Figure 281011DEST_PATH_IMAGE044
；
获取第k次迭代时目标函数的一阶导数矩阵
Figure 841305DEST_PATH_IMAGE045
的表达式，表示为：
Figure 612952DEST_PATH_IMAGE046
；其中
Figure 563591DEST_PATH_IMAGE047
；
获取第k次迭代时目标函数的二阶导数
Figure 508413DEST_PATH_IMAGE048
的表达式，表示为：
Figure 424679DEST_PATH_IMAGE049
；
根据所述目标函数、目标函数的一阶导数矩阵
Figure 367227DEST_PATH_IMAGE045
和目标函数的二阶导数
Figure 867478DEST_PATH_IMAGE048
，计算得到所述迭代算法的迭代公式，表示为：
Figure 288095DEST_PATH_IMAGE050
；
根据所述迭代公式计算得到毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量。
上述毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计方法和系统，通过建立基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型，并获得对应的毫米波视距 MIMO信道，进一步获得毫米波视距 MIMO信道的初始化天线阵列参数，并根据初始化天线阵列参数，计算毫米波视距MIMO信道的最大信道容量。利用迭代算法，计算毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量，并将局部最大信道容量和最大信道容量进行对比，获得误差结果。当误差结果小于预设门限时，将局部最大信道容量作为全局最大信道容量，并获取局部最大信道容量对应的当前均匀圆形天线阵列分布。而当误差结果大于预设门限时，利用初始参数向量在预设范围内对天线进行重新分配，获得符合要求的最大通信容量，并获取对应收发端的天线阵列参数，得到当前均匀圆形天线阵列分布。利用迭代算法来获得最优的均匀圆形天线阵列，而经过优化的均匀圆形天线阵列可以提高毫米波空间复用MIMO系统的误比特率性能，继而提高毫米波视距MIMO信道的信道容量。
附图说明
图1为一个实施例中基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型示意图；
图2为一个实施例中毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计方法的流程示意图；
图3为一个实施例中迭代算法的最优均匀圆形天线阵列参数的搜索过程示意图；
图4为一个实施例中毫米波视距MIMO系统的误码率示意图；
图5为一个实施例中毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计系统的结构框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计方法中，建立基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型，如图1所示。其中，通过获取毫米波视距MIMO通信系统的发射端和接收端，并设置发射端和接收端直接的距离为D。在发射端和接收端，分别装备N个天线和M个天线，并分别将各天线进行顺时针编号，得到毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计方法，包括以下步骤：
步骤S202，建立基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型，并获得对应的毫米波视距 MIMO信道。
具体地，基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型，如图1所示。具体建立过程包括：通过获取毫米波视距 MIMO通信系统的发射端和接收端，并设置发射端和接收端直接的距离为D，并在发射端和接收端，分别装备N个天线和M个天线，并分别将各天线进行顺时针编号，得到毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型，并获取与毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型对应的各毫米波视距 MIMO信道。
其中，第n根发射天线
Figure 760665DEST_PATH_IMAGE001
的坐标可以表示为：
Figure 936431DEST_PATH_IMAGE002
；
第m根接收天线
Figure 861662DEST_PATH_IMAGE003
的坐标可以表示为：
Figure 148287DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，
Figure 209784DEST_PATH_IMAGE005
是第一根发射天线和x轴之间的夹角，
Figure 57916DEST_PATH_IMAGE006
是第一根接收天线和x轴之间的夹角，
Figure 470443DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 560759DEST_PATH_IMAGE008
分别为发射阵列和接收阵列的直径。
步骤S204，获得毫米波视距 MIMO信道的初始化天线阵列参数。
具体地，在一些实施例中，毫米波视距 MIMO信道的天线阵列参数，包括发射端的天线个数N、接收端的天线个数M、发射端和接收端之间的距离D，通过对毫米波视距 MIMO信道的天线阵列参数进行初始化处理，可得到初始化天线阵列参数。其中，初始化处理参数包括初始化门限、迭代步数、步长以及初始向量参数。利用上述初始化处理参数，对毫米波视距 MIMO信道的天线阵列参数进行初始化处理，可得到毫米波视距 MIMO信道的初始化天线阵列参数。
步骤S206，根据初始化天线阵列参数，计算毫米波视距MIMO信道的最大信道容量。
具体地，通过基于信道模型建立复基带信号的传输信号模型，并获得收发端复值信道矩阵
Figure 804658DEST_PATH_IMAGE014
表达式，最后基于计算得到的各参数，获得毫米波视距MIMO信道的通信容量表达式，并计算毫米波视距MIMO信道的最大信道容量。
进一步地，建立复基带信号的传输信号模型的表达式为：
Figure 994331DEST_PATH_IMAGE009
，其中，
Figure 956471DEST_PATH_IMAGE010
为
Figure 522582DEST_PATH_IMAGE051
接收复值信号向量，
Figure 388032DEST_PATH_IMAGE012
为
Figure DEST_PATH_IMAGE052
发送复值信号向量，
Figure 810923DEST_PATH_IMAGE014
为
Figure 198042DEST_PATH_IMAGE015
收发端复值信道矩阵，其元素都归一化为1，
Figure 567843DEST_PATH_IMAGE053
为
Figure 520756DEST_PATH_IMAGE011
复值加性高斯白噪声向量，其元素均值为0，方差为
Figure 317810DEST_PATH_IMAGE017
，β为自由空间损耗系数，可以定义为
Figure 988963DEST_PATH_IMAGE018
，其中
Figure 162456DEST_PATH_IMAGE019
是信号波长。
其中，收发端复值信道矩阵
Figure 736919DEST_PATH_IMAGE014
表示为：
Figure 704875DEST_PATH_IMAGE020
；
Figure 863324DEST_PATH_IMAGE021
是信道矩阵第m行第n列的元素，
Figure 574928DEST_PATH_IMAGE022
是发射端天线阵列的第n根天线，到接收端天线阵列第m根天线的距离。因此，根据第n根发射天线和第m根接收天线的坐标，路径长度
Figure 502432DEST_PATH_IMAGE022
可以表示为：
Figure 641290DEST_PATH_IMAGE023
其中，
Figure 287035DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 536750DEST_PATH_IMAGE025
。
综上，可得到毫米波视距MIMO信道的通信容量表达式为：
Figure 85806DEST_PATH_IMAGE026
；
其中，
Figure 395564DEST_PATH_IMAGE027
为总发射功率，
Figure 528605DEST_PATH_IMAGE028
是
Figure 582012DEST_PATH_IMAGE029
阶单位矩阵。
而对毫米波视距MIMO信道进行奇异值分解后，分为多个互相平行的子信道，并且得到毫米波视距MIMO信道的通信容量第二表达式，可以表示为：
Figure 484109DEST_PATH_IMAGE030
；
其中，
Figure 964769DEST_PATH_IMAGE031
是接收端的接收信噪比，
Figure 319527DEST_PATH_IMAGE032
；
Figure 176624DEST_PATH_IMAGE033
是矩阵
Figure 446411DEST_PATH_IMAGE034
的第i大特征值，矩阵
Figure 97973DEST_PATH_IMAGE035
定义为：
Figure 143289DEST_PATH_IMAGE036
。
进而通过计算矩阵
Figure 600815DEST_PATH_IMAGE037
的秩的表达式，可表示为：
Figure 149608DEST_PATH_IMAGE038
，并根据表达式计算矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE054
的秩的最小值
Figure 299967DEST_PATH_IMAGE055
。当各特征值相等，即
Figure DEST_PATH_IMAGE056
时，毫米波视距MIMO信道容量取最大值。而当矩阵
Figure 629317DEST_PATH_IMAGE037
的秩取1时，即
Figure 828217DEST_PATH_IMAGE041
时，毫米波视距MIMO信道容量取最小值，可获得毫米波视距MIMO信道容量的取值范围，表示为：
Figure 795298DEST_PATH_IMAGE057
。
步骤S208，利用迭代算法，计算毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量。
具体地，通过将毫米波视距MIMO信道的通信容量表达式的负数作为目标函数，可表示为：
Figure 54241DEST_PATH_IMAGE043
；其中
Figure 870888DEST_PATH_IMAGE044
。
获取第k次迭代时目标函数的一阶导数矩阵
Figure 607899DEST_PATH_IMAGE045
的表达式，表示为：
Figure 193602DEST_PATH_IMAGE046
；其中
Figure 623446DEST_PATH_IMAGE047
；
并获取第k次迭代时目标函数的二阶导数
Figure 661809DEST_PATH_IMAGE048
的表达式，表示为：
Figure 202512DEST_PATH_IMAGE049
；
从而可根据目标函数、目标函数的一阶导数矩阵
Figure 409764DEST_PATH_IMAGE045
和目标函数的二阶导数
Figure 744931DEST_PATH_IMAGE048
，计算得到迭代算法的迭代公式，表示为：
Figure 473852DEST_PATH_IMAGE050
，并根据迭代公式计算得到毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量。
步骤S210，将局部最大信道容量和最大信道容量进行对比，获得误差结果。
其中，误差结果包括第一误差结果和第二误差结果，其中，第一误差结果可用于表示局部最大信道容量和最大信道容量之间存在较小误差，分别和多个预设门限进行比对时，第一误差结果小于其中一个预设门限，或者第一误差结果小于多个预设门限。第二误差结果表示局部最大信道容量和最大信道容量之间存在较大误差，将第二误差结果和多个预设门限进行比对时，第二误差结果大于所有预设门限。
步骤S212，当误差结果小于预设门限时，将局部最大信道容量作为全局最大信道容量，并获取局部最大信道容量对应的当前均匀圆形天线阵列分布。
具体地，当误差结果小于某一预设门限时，表示误差结果处于可接受范围内，而当前的局部最大信道容量可等同于全局最大信道容量，且当前局部最大信道容量对应的均匀圆形天线阵列分布，即可作为最优圆形天线阵列，带来较大的信道容量。
步骤S214，当误差结果大于预设门限时，利用初始参数向量在预设范围内对天线进行重新分配，获得符合要求的最大通信容量，并获取对应收发端的天线阵列参数，得到当前均匀圆形天线阵列分布。
具体地，当误差结果大于所有预设门限时，表示当前的误差结果未处于可接收范围内，对应的当前局部最大通信容量无法等同于全局最大通信容量，需要利用初始向量参数
Figure DEST_PATH_IMAGE058
，在预设的一定范围内重新分配并开始搜索过程，到找到符合要求的，可以等同于全局最大通信容量的当前局部最大通信容量的取值大小。同时，获取与符合要求的当前局部最大通信容量，对应的收发端的天线阵列参数，并根据天线阵列参数得到当前均匀圆形天线阵列分布情况。
上述毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计方法中，通过建立基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型，并获得对应的毫米波视距 MIMO信道，进一步获得毫米波视距 MIMO信道的初始化天线阵列参数，并根据初始化天线阵列参数，计算毫米波视距MIMO信道的最大信道容量。利用迭代算法，计算毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量，并将局部最大信道容量和最大信道容量进行对比，获得误差结果。当误差结果小于预设门限时，将局部最大信道容量作为全局最大信道容量，并获取局部最大信道容量对应的当前均匀圆形天线阵列分布。而当误差结果大于预设门限时，利用初始参数向量在预设范围内对天线进行重新分配，获得符合要求的最大通信容量，并获取对应收发端的天线阵列参数，得到当前均匀圆形天线阵列分布。利用迭代算法来获得最优的均匀圆形天线阵列，而经过优化的均匀圆形天线阵列可以提高毫米波空间复用MIMO系统的误比特率性能，继而提高毫米波视距MIMO信道的信道容量。
在一个实施例中，建立基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型，并获得对应的毫米波视距 MIMO信道的步骤，包括：
获取毫米波视距 MIMO通信系统的发射端和接收端，并设置发射端和接收端之间的距离为D；在发射端和接收端，分别装备N个天线和M个天线，并分别将各天线进行顺时针编号，得到毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型；获取与毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型对应的各毫米波视距 MIMO信道。
其中，第n根发射天线
Figure 614984DEST_PATH_IMAGE001
的坐标可以表示为：
Figure 175278DEST_PATH_IMAGE002
；
第m根接收天线
Figure 681346DEST_PATH_IMAGE003
的坐标可以表示为：
Figure 959880DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，
Figure 842386DEST_PATH_IMAGE005
是第一根发射天线和x轴之间的夹角，
Figure 194870DEST_PATH_IMAGE006
是第一根接收天线和x轴之间的夹角，
Figure 701200DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 139134DEST_PATH_IMAGE008
分别为发射阵列和接收阵列的直径。
具体地，在一些实施例中，可在毫米波视距 MIMO通信系统的发射端和接收端，分别设置5个天线和7个天线，并按照顺时针进行编号，接收端平均信噪比为20dB，设置发射端和接收端之间的距离
Figure 622068DEST_PATH_IMAGE059
，通过计算得到理论上的最大信道容量，即
Figure DEST_PATH_IMAGE060
。
上述步骤，通过在发射端和接收端分别装备N个天线和M个天线，可得到毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型，并可获取到对应的毫米波视距 MIMO信道，为后续进行毫米波视距 MIMO通信系统的信道容量计算提供便利，一定程度上提高了计算效率。
在一个实施例中，在建立基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型的步骤之后，还包括基于信道模型，建立复基带信号的传输信号模型为：
Figure 156955DEST_PATH_IMAGE009
。
其中，
Figure 4825DEST_PATH_IMAGE010
为
Figure 992373DEST_PATH_IMAGE011
接收复值信号向量，
Figure 216681DEST_PATH_IMAGE012
为
Figure 107538DEST_PATH_IMAGE013
发送复值信号向量，
Figure 391889DEST_PATH_IMAGE014
为
Figure 804416DEST_PATH_IMAGE015
收发端复值信道矩阵，其元素都归一化为1，
Figure 629153DEST_PATH_IMAGE016
为
Figure 810735DEST_PATH_IMAGE011
复值加性高斯白噪声向量，其元素均值为0，方差为
Figure 328304DEST_PATH_IMAGE017
，β为自由空间损耗系数，可以定义为
Figure 228127DEST_PATH_IMAGE018
，其中
Figure 856555DEST_PATH_IMAGE061
是信号波长。
进一步地，收发端复值信道矩阵
Figure 892644DEST_PATH_IMAGE014
表示为：
Figure 82579DEST_PATH_IMAGE020
，其中，
Figure 469698DEST_PATH_IMAGE021
是信道矩阵第m行第n列的元素，
Figure 573920DEST_PATH_IMAGE022
是发射端天线阵列的第n根天线，到接收端天线阵列第m根天线的距离。
根据第n根发射天线和第m根接收天线的坐标，路径长度
Figure 792412DEST_PATH_IMAGE022
可以表示为：
Figure 589466DEST_PATH_IMAGE023
其中，
Figure 260619DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 434112DEST_PATH_IMAGE025
。
上述步骤，通过建立复基带信号的传输信号模型，并计算得到收发端复值信道矩阵表达式，进一步对毫米波视距MIMO信道的容量计算提供基础数据，保证计算准确率。
在一个实施例中，毫米波视距MIMO信道的通信容量表达式为：
Figure 507110DEST_PATH_IMAGE026
；
其中，
Figure 475066DEST_PATH_IMAGE027
为总发射功率，
Figure 134980DEST_PATH_IMAGE028
是
Figure 581004DEST_PATH_IMAGE029
阶单位矩阵；
进一步地，毫米波视距MIMO信道进行奇异值分解，可以分为多个互相平行的子信道；毫米波视距MIMO信道的通信容量第二表达式可以表示为：
Figure 711771DEST_PATH_IMAGE030
；
其中，
Figure 912946DEST_PATH_IMAGE031
是接收端的接收信噪比，
Figure 496374DEST_PATH_IMAGE032
；
Figure 808406DEST_PATH_IMAGE033
是矩阵
Figure 793680DEST_PATH_IMAGE034
的第i大特征值，矩阵
Figure 165755DEST_PATH_IMAGE035
定义为：
Figure 236480DEST_PATH_IMAGE036
。
上述步骤中得到了毫米波视距MIMO信道的通信容量的多个表达式，便于后续针对毫米波视距MIMO信道的通信容量最大值的计算，提高计算效率。
在一个实施例中，计算毫米波视距MIMO信道的最大信道容量，包括：
获得矩阵
Figure 853668DEST_PATH_IMAGE037
的秩的表达式，表示为：
Figure 693448DEST_PATH_IMAGE038
；
计算矩阵
Figure 174108DEST_PATH_IMAGE037
的秩的最小值
Figure DEST_PATH_IMAGE062
；其中，当各特征值相等，即
Figure 528866DEST_PATH_IMAGE056
时，毫米波视距MIMO信道容量取最大值；
当矩阵
Figure 448280DEST_PATH_IMAGE054
的秩取1时，即
Figure 142567DEST_PATH_IMAGE041
时，毫米波视距MIMO信道容量取最小值；
获得毫米波视距MIMO信道容量的取值范围，表示为：
Figure 856445DEST_PATH_IMAGE042
。
上述步骤，通过计算矩阵
Figure 901761DEST_PATH_IMAGE037
的秩的最小值，来确定毫米波视距MIMO信道容量取最大值，同时当矩阵
Figure 296971DEST_PATH_IMAGE054
的秩取1时，可获得毫米波视距MIMO信道容量的最小值，进而得到毫米波视距MIMO信道容量的取值范围。可获得准确率较高的毫米波视距MIMO最大信道容量，并将获得的毫米波视距MIMO最大信道容量，用于后续计算，提高计算结果的准确性。
在一个实施例中，利用迭代算法，计算毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量的步骤，包括：
将毫米波视距MIMO信道的通信容量表达式的负数作为目标函数，表示为：
Figure 397827DEST_PATH_IMAGE043
；其中
Figure 485868DEST_PATH_IMAGE044
；
获取第k次迭代时目标函数的一阶导数矩阵
Figure 815219DEST_PATH_IMAGE045
的表达式，表示为：
Figure 748539DEST_PATH_IMAGE046
；其中
Figure 479735DEST_PATH_IMAGE047
；
获取第k次迭代时目标函数的二阶导数
Figure 738678DEST_PATH_IMAGE048
的表达式，表示为：
Figure 289745DEST_PATH_IMAGE049
；
根据目标函数、目标函数的一阶导数矩阵
Figure 292336DEST_PATH_IMAGE045
和目标函数的二阶导数
Figure 815721DEST_PATH_IMAGE048
，计算得到迭代算法的迭代公式，表示为：
Figure 543768DEST_PATH_IMAGE050
；
根据迭代公式计算得到毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量。
其中，根据目标函数、目标函数的一阶导数矩阵
Figure 785394DEST_PATH_IMAGE045
和目标函数的二阶导数
Figure 388413DEST_PATH_IMAGE048
，计算得到迭代算法的迭代公式的具体过程如下：
Figure 766305DEST_PATH_IMAGE063
Figure DEST_PATH_IMAGE064
Figure 429368DEST_PATH_IMAGE065
Figure DEST_PATH_IMAGE066
上述步骤，通过将毫米波视距MIMO信道的通信容量表达式的负数作为目标函数，并计算目标函数的一阶导数矩阵和二阶导数，根据目标函数、目标函数的一阶导数矩阵和目标函数的二阶导数，计算得到迭代算法的迭代公式，并根据迭代公式，快速计算得到毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量，提高计算工作效率。
在一个实施例中，如图3所示，假设一个75GHz毫米波LoS MIMO通信系统，发射端和接收端均匀圆形天线阵列的天线数目分别为5和7，接收端平均信噪比为20dB，收发端之间的距离
Figure 955027DEST_PATH_IMAGE059
，通过提前计算得到理论上的最大信道容量，即
Figure 863202DEST_PATH_IMAGE060
。图3展示了面向5×7毫米波视距 MIMO通信系统，基于迭代算法的最优均匀圆形天线阵列参数的搜索过程。在图中红色的曲线表示的搜索路径，经过三次搜索之后，可以获得基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO的最大信道容量为35.42bps/Hz，该值接近理论上的最大容量35.69bps/Hz，则对应收发端天线阵列的最优参数为
Figure 361180DEST_PATH_IMAGE067
和
Figure DEST_PATH_IMAGE068
。
其中，发射端采用QPSK信号调制方式，垂直分层空时编码（vertical belllayered space-time coding，VBLAST），接收端采用迫零均衡器（zero-forcing，ZF）来消除信号间干扰。在误比特率（bit error rate，BER）数值实验中，每个比特信噪比下都进行106蒙特卡洛实验。毫米波视距 MIMO系统的误码率如图4所示。在图中，带有标记‘◁’的曲线是毫米波视距MIMO系统理论上最小的误比特率曲线，带有标记‘o’的实线是基于经过优化的均匀圆形天线阵列的毫米波视距MIMO系统的误比特率曲线。着两条曲线非常接近，性能远远超过其余的曲线。因此，可以验证经过迭代算法优化后的均匀圆形天线阵列可以大大提升毫米波视距 MIMO系统的性能。
应该理解的是，虽然图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图5所示，提供了一种毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计系统，包括：信道模型建立模块502、初始化天线阵列参数获取模块504、最大信道容量计算模块506、局部最大信道容量计算模块508、比对模块510、天线阵列分布获取模块512以及天线阵列参数获取模块514，其中：
信道模型建立模块502，用于建立基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型，并获得对应的毫米波视距 MIMO信道；
初始化天线阵列参数获取模块504，用于获得毫米波视距 MIMO信道的初始化天线阵列参数；
最大信道容量计算模块506，用于根据初始化天线阵列参数，计算毫米波视距MIMO信道的最大信道容量；
局部最大信道容量计算模块508，用于利用迭代算法，计算毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量；
比对模块510，用于将局部最大信道容量和最大信道容量进行对比，获得误差结果；
天线阵列分布获取模块512，用于当误差结果小于预设门限时，将局部最大信道容量作为全局最大信道容量，并获取局部最大信道容量对应的当前均匀圆形天线阵列分布；
天线阵列参数获取模块514，用于当误差结果大于预设门限时，利用初始参数向量在预设范围内对天线进行重新分配，获得符合要求的最大通信容量，并获取对应收发端的天线阵列参数，得到当前均匀圆形天线阵列分布。
上述毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计系统，通过建立基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型，并获得对应的毫米波视距 MIMO信道，进一步获得毫米波视距 MIMO信道的初始化天线阵列参数，并根据初始化天线阵列参数，计算毫米波视距MIMO信道的最大信道容量。利用迭代算法，计算毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量，并将局部最大信道容量和最大信道容量进行对比，获得误差结果。当误差结果小于预设门限时，将局部最大信道容量作为全局最大信道容量，并获取局部最大信道容量对应的当前均匀圆形天线阵列分布。而当误差结果大于预设门限时，利用初始参数向量在预设范围内对天线进行重新分配，获得符合要求的最大通信容量，并获取对应收发端的天线阵列参数，得到当前均匀圆形天线阵列分布。利用迭代算法来获得最优的均匀圆形天线阵列，而经过优化的均匀圆形天线阵列可以提高毫米波空间复用MIMO系统的误比特率性能，继而提高毫米波视距MIMO信道的信道容量。
在一个实施例中，信道模型建立模块还用于：
获取毫米波视距 MIMO通信系统的发射端和接收端，并设置发射端和接收端直接的距离为D；
在发射端和接收端，分别装备N个天线和M个天线，并分别将各天线进行顺时针编号，得到毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型；
获取与毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型对应的各毫米波视距 MIMO信道；
其中，第n根发射天线
Figure 929564DEST_PATH_IMAGE001
的坐标可以表示为：
Figure 145782DEST_PATH_IMAGE002
；
第m根接收天线
Figure 90604DEST_PATH_IMAGE003
的坐标可以表示为：
Figure 443088DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，
Figure 182374DEST_PATH_IMAGE005
是第一根发射天线和x轴之间的夹角，
Figure 620309DEST_PATH_IMAGE006
是第一根接收天线和x轴之间的夹角，
Figure 870287DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 77277DEST_PATH_IMAGE008
分别为发射阵列和接收阵列的直径。
上述信道模型建立模块，通过在发射端和接收端分别装备N个天线和M个天线，可得到毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型，并可获取到对应的毫米波视距 MIMO信道，为后续进行毫米波视距 MIMO通信系统的信道容量计算提供便利，一定程度上提高了计算效率。
在一个实施例中，提供了一种毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计系统，还包括复基带信号传输信号模型建立模块，用于：
基于信道模型，建立复基带信号的传输信号模型为：
Figure 190727DEST_PATH_IMAGE009
；
其中，
Figure 178274DEST_PATH_IMAGE010
为
Figure 402582DEST_PATH_IMAGE011
接收复值信号向量，
Figure 791975DEST_PATH_IMAGE012
为
Figure 76326DEST_PATH_IMAGE013
发送复值信号向量，
Figure 285590DEST_PATH_IMAGE014
为
Figure 313589DEST_PATH_IMAGE015
收发端复值信道矩阵，其元素都归一化为1，
Figure 58954DEST_PATH_IMAGE016
为
Figure 514206DEST_PATH_IMAGE011
复值加性高斯白噪声向量，其元素均值为0，方差为
Figure 476346DEST_PATH_IMAGE017
，β为自由空间损耗系数，可以定义为
Figure 42456DEST_PATH_IMAGE018
，其中
Figure 140862DEST_PATH_IMAGE019
是信号波长；
而收发端复值信道矩阵
Figure 829332DEST_PATH_IMAGE014
表示为：
Figure 950872DEST_PATH_IMAGE020
；
其中，
Figure 320674DEST_PATH_IMAGE021
是信道矩阵第m行第n列的元素，
Figure 40630DEST_PATH_IMAGE022
是发射端天线阵列的第n根天线，到接收端天线阵列第m根天线的距离；
根据第n根发射天线和第m根接收天线的坐标，路径长度
Figure 837685DEST_PATH_IMAGE022
可以表示为：
Figure 508838DEST_PATH_IMAGE023
其中，
Figure 416751DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 489749DEST_PATH_IMAGE025
。
上述复基带信号传输信号模型建立模块，通过建立复基带信号的传输信号模型，并计算得到收发端复值信道矩阵表达式，进一步对毫米波视距MIMO信道的容量计算提供基础数据，保证计算准确率。
在一个实施例中，毫米波视距MIMO信道的通信容量表达式计算模块，还用于：
毫米波视距MIMO信道的通信容量表达式为：
Figure 457705DEST_PATH_IMAGE026
；
其中，
Figure 616154DEST_PATH_IMAGE027
为总发射功率，
Figure 327758DEST_PATH_IMAGE028
是
Figure 458525DEST_PATH_IMAGE029
阶单位矩阵；
毫米波视距MIMO信道进行奇异值分解，可以分为多个互相平行的子信道；毫米波视距MIMO信道的通信容量第二表达式可以表示为：
Figure 161164DEST_PATH_IMAGE030
；
其中，
Figure 479013DEST_PATH_IMAGE031
是接收端的接收信噪比，
Figure 56625DEST_PATH_IMAGE032
；
Figure 41898DEST_PATH_IMAGE033
是矩阵
Figure 413974DEST_PATH_IMAGE034
的第i大特征值，矩阵
Figure 219119DEST_PATH_IMAGE035
定义为：
Figure 334842DEST_PATH_IMAGE036
。
上述毫米波视距MIMO信道的通信容量表达式计算模块中，得到了毫米波视距MIMO信道的通信容量的多个表达式，便于后续针对毫米波视距MIMO信道的通信容量最大值的计算，提高计算效率。
在一个实施例中，最大信道容量计算模块还用于：
获得矩阵
Figure 174622DEST_PATH_IMAGE037
的秩的表达式，表示为：
Figure 655282DEST_PATH_IMAGE038
；
计算矩阵
Figure 777084DEST_PATH_IMAGE037
的秩的最小值
Figure 368603DEST_PATH_IMAGE062
；其中，当各特征值相等，即
Figure 390785DEST_PATH_IMAGE056
时，毫米波视距MIMO信道容量取最大值；
当矩阵
Figure 42347DEST_PATH_IMAGE054
的秩取1时，即
Figure 884401DEST_PATH_IMAGE041
时，毫米波视距MIMO信道容量取最小值；
获得毫米波视距MIMO信道容量的取值范围，表示为：
Figure 279610DEST_PATH_IMAGE042
。
上述最大信道容量计算模块，通过计算矩阵
Figure 156299DEST_PATH_IMAGE034
的秩的最小值，来确定毫米波视距MIMO信道容量取最大值，同时当矩阵
Figure 978762DEST_PATH_IMAGE037
的秩取1时，可获得毫米波视距MIMO信道容量的最小值，进而得到毫米波视距MIMO信道容量的取值范围。可获得准确率较高的毫米波视距MIMO最大信道容量，并将获得的毫米波视距MIMO最大信道容量，用于后续计算，提高计算结果的准确性。
在一个实施例中，局部最大信道容量计算模块还用于：
将毫米波视距MIMO信道的通信容量表达式的负数作为目标函数，表示为：
Figure 821295DEST_PATH_IMAGE043
；其中
Figure 20195DEST_PATH_IMAGE044
；
获取第k次迭代时目标函数的一阶导数矩阵
Figure 751391DEST_PATH_IMAGE045
的表达式，表示为：
Figure 744755DEST_PATH_IMAGE046
；其中
Figure 499084DEST_PATH_IMAGE047
；
获取第k次迭代时目标函数的二阶导数
Figure 563992DEST_PATH_IMAGE048
的表达式，表示为：
Figure 87377DEST_PATH_IMAGE049
；
根据目标函数、目标函数的一阶导数矩阵
Figure 313959DEST_PATH_IMAGE045
和目标函数的二阶导数
Figure 555585DEST_PATH_IMAGE048
，计算得到迭代算法的迭代公式，表示为：
Figure 660069DEST_PATH_IMAGE050
；
根据迭代公式计算得到毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量。
上述局部最大信道容量计算模块，通过将毫米波视距MIMO信道的通信容量表达式的负数作为目标函数，并计算目标函数的一阶导数矩阵和二阶导数，根据目标函数、目标函数的一阶导数矩阵和目标函数的二阶导数，计算得到迭代算法的迭代公式，并根据迭代公式，快速计算得到毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量，提高计算工作效率。
关于毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计系统的具体限定可以参见上文中对于毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计方法的限定，在此不再赘述。上述毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计方法，所述方法包括：
建立基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型，并获得对应的毫米波视距 MIMO信道；
获得所述毫米波视距 MIMO信道的初始化天线阵列参数；
根据所述初始化天线阵列参数，计算所述毫米波视距MIMO信道的最大信道容量；
利用迭代算法，计算所述毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量；
将所述局部最大信道容量和所述最大信道容量进行对比，获得误差结果；
当所述误差结果小于预设门限时，将所述局部最大信道容量作为全局最大信道容量，并获取所述局部最大信道容量对应的当前均匀圆形天线阵列分布；
当所述误差结果大于所述预设门限时，利用初始参数向量在预设范围内对天线进行重新分配，获得符合要求的最大通信容量，并获取对应收发端的天线阵列参数，得到当前均匀圆形天线阵列分布。
2.根据权利要求1所述毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计方法，其特征在于，在建立基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型之后，还包括基于所述信道模型，建立复基带信号的传输信号模型为：
Figure 459439DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，
Figure 579841DEST_PATH_IMAGE004
为
Figure 828420DEST_PATH_IMAGE006
接收复值信号向量，
Figure 692471DEST_PATH_IMAGE008
为
Figure 975685DEST_PATH_IMAGE010
发送复值信号向量，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为
Figure DEST_PATH_IMAGE014
收发端复值信道矩阵，其元素都归一化为1，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为
Figure DEST_PATH_IMAGE006A
复值加性高斯白噪声向量，其元素均值为0，方差为
Figure DEST_PATH_IMAGE018
，β为自由空间损耗系数，可以定义为
Figure DEST_PATH_IMAGE020
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE022
是信号波长, 并设置发射端和接收端直接的距离为D。
3.一种毫米波视距MIMO信道下的天线阵列设计系统，其特征在于，所述系统包括：
信道模型建立模块，用于建立基于均匀圆形天线阵列的毫米波视距 MIMO通信系统的信道模型，并获得对应的毫米波视距 MIMO信道；
初始化天线阵列参数获取模块，用于获得所述毫米波视距 MIMO信道的初始化天线阵列参数；
最大信道容量计算模块，用于根据所述初始化天线阵列参数，计算所述毫米波视距MIMO信道的最大信道容量；
局部最大信道容量计算模块，用于利用迭代算法，计算所述毫米波视距MIMO信道的局部最大信道容量；
比对模块，用于将所述局部最大信道容量和所述最大信道容量进行对比，获得误差结果；
天线阵列分布获取模块，用于当所述误差结果小于预设门限时，将所述局部最大信道容量作为全局最大信道容量，并获取所述局部最大信道容量对应的当前均匀圆形天线阵列分布；
天线阵列参数获取模块，用于当所述误差结果大于所述预设门限时，利用初始参数向量在预设范围内对天线进行重新分配，获得符合要求的最大通信容量，并获取对应收发端的天线阵列参数，得到当前均匀圆形天线阵列分布。
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