一种混合预编码毫米波传输系统的自适应参数调整方法技术方案

本发明专利技术公开了一种混合预编码毫米波传输系统的自适应参数调整方法。该方法包括以下步骤：在发送端与接收端之间交互应开启的射频链路数目。根据开启不同数量射频链路时的接收信号功率，以及开启不同数量射频链路时的总功耗，所述接收端计算出应开启的射频链路数目。本发明专利技术在权衡功耗与速率的条件下，自适应地选择应开启的射频链路数目，达到功耗与速率的最优化。

Adaptive parameter tuning method for mixed pre coding millimeter wave transmission system

The invention discloses an adaptive parameter adjustment method for a mixed pre coding millimeter wave transmission system. The method comprises the following steps: the number of radio frequency links to be opened between the sending end and the receiving end. According to the received signal power when the radio frequency link is opened, and the total power consumption when the radio frequency link is opened, the receiving end calculates the number of radio frequency links to be opened. Under the condition of weighing power consumption and speed, the invention adaptively selects the number of radio frequency links to be opened so as to optimize the power consumption and the rate.

【技术实现步骤摘要】
一种混合预编码毫米波传输系统的自适应参数调整方法
本专利技术涉及一种混合预编码毫米波传输系统的自适应参数调整方法，属于无线通信

技术介绍
众所周知，毫米波频段可提供更宽的无线频谱，能够大幅提升网络容量，是第五代移动通信(5G)的关键技术之一。由于毫米波射频链路的功耗较大，评价毫米波传输性能时，需要同时考虑速率和功耗两个性能指标。毫米波系统通常配置有限个射频链路，如何根据信道传播特性选择合适的射频链路数目是毫米波系统传输的一个重要问题。因射频功耗原因，毫米波系统中通常多个天线共用一个射频链路，所配置的射频链路数目小于天线数。因此，采用模拟预编码和数字预编码结合的混合预编码成为毫米波无线传输的重要预处理方式。在模拟域，发送或接收天线阵列通过调整天线阵的相移控制波束方向，在数字域，通过矩阵运算对多个射频链路的信号进行合并处理。增加射频链路数目能够有效提升信号接收强度并提升传输速率，但同时也增加了功耗开销。如何合理选择开启的射频链路数目是实际应用中需要解决的一个关键问题。但是，目前混合预编码方面的研究主要集中在，针对固定个数的射频链路设计混合预编码码本及快速波束搜索等问题。没有研究表示，应如何根据用户所处的信道传播环境自适应选择开启合适数目的射频链路。
技术实现思路
本专利技术所要解决的首要技术问题在于提供一种混合预编码毫米波传输系统的自适应参数调整方法。本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种采用混合预编码的毫米波传输用接收端。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用下述的技术方案：一种混合预编码毫米波传输系统的自适应参数调整方法，包括以下步骤：在发送端与接收端之间交互应开启的射频链路数目。其中较优地，根据开启不同数量射频链路时的接收信号功率，以及开启不同数量射频链路时的总功耗，所述接收端计算出应开启的射频链路数目，交互给发送端。其中较优地，所述应开启不同数量射频链路时的总功耗，至少包括射频链路总功耗。其中较优地，所述应开启的射频链路数目决定于选择度量值，所述选择度量值是开启特定数量的射频链路时的接收信号速率及开启所述特定数量的射频链路时的总功耗的函数。其中较优地，包括以下步骤：计算启动的射频链路的接收信号功率，计算启动的射频链路时的总功耗，计算启动的射频链路时的选择度量值，比较所述选择度量值的变化，根据所述选择度量值的变化，选择所述应开启的射频链路数目，用于所述交互。一种采用混合预编码的毫米波传输用接收端，包括参数估计模块，所述参数估计计算出应开启的射频链路数目，用于交互给发送端。其中较优地，根据开启不同数量射频链路时的接收信号功率，以及开启不同数量射频链路时的总功耗，所述接收端计算出所述应开启的射频链路数目。本专利技术在权衡功耗与速率的条件下，自适应地选择应开启的射频链路数目，达到功耗与速率的最优化。附图说明图1为混合预编码毫米波传输系统示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的
技术实现思路
进行详细具体的说明。图中各参数说明如下。发送端配置：发送天线数Nt，射频链路数独立数据流数Ns，模拟预编码矩阵FRF，数字预编码矩阵FBB。接收端配置：接收天线数Nr，射频链路数模拟域合并矩阵WRF，数字域合并矩阵WBB。与已有技术不同，除上述参数外，所提方案中，新增加参数Nf，用来表示实际传输时开启的射频链路数，其中以单用户单流传输为例(Ns＝1)，上述各矩阵的维度分别为：FRF：Nt×Nf；FBB：Nf×1；WRF：Nr×Nf；WBB：Nf×1。本专利技术技术方案传输过程如图1所示。本专利技术的采用混合预编码的毫米波传输方法主要步骤为：接收端通过参数估计模块计算得到发送端和接收端需要开启的射频链路数Nf，其中1≤Nf≤K；通过反馈链路将参数Nf发送到发送端，发送端开启Nf个射频链路用于信号传输；接收端开启Nf个射频链路进行信号接收。<实施例一>如图1所示，本专利技术的毫米波传输系统由发送端和接收端构成。发送端和接收端都采用混合预编码，均包括数字域预编码模块和模拟域预编码模块。接收端还包括参数估计模块，与接收端的数字域预编码模块和模拟域预编码模块分别连接。在本实施例中，假设采用单用户单流毫米波传输，应用大规模天线阵列。参数取值如下：Nt＝100，Nr＝100，Ns＝1。天线阵列采用均匀线阵，天线间距为半波长，发送端模拟域码本个数为N1，其中第l个码本fl为：N1＝2Nt，其中φ为出发角，λ为波长，d为天线间距，上标(·)T表示转置；接收端模拟域码本个数为N2，其中第l个码本wl为：N2＝2Nr，其中为到达角。发送端和接收端数字域均采用离散傅里叶(DiscreteFourierTransform,DFT)码本。信道模型采用扩展的Saleh-Valenzuela(SV)模型，该模型为毫米波常用信道模型，信道矩阵H表示为：其中，L为空间分布的径数，αl为每径的复增益，为接收天线阵列响应，为第l径的到达角，为发送天线阵列响应，为第l径的出发角，上标(·)H表示共轭转置。本实施例中，假设L＝10，αl服从瑞利分布，和服从拉普拉斯分布，假设每条射频链路功耗p0＝48mW。噪声功率记为σ2。对于一次信道实现H，接收端首先按照已有技术(如遍历性搜索、多级搜索等)进行波束搜索，记录接收信号中能量最强的波束对。在本实施例中以个波束对为例进行说明，假设4个最强波束对分别为：{f1,w1}，{f2,w2}，{f3,w3}，{f4,w4}；即，发送端模拟域采用波束码本f1、接收端模拟域采用波束码本w1时，接收信号功率最强，发送端模拟域采用波束码本f2、接收端模拟域采用波束码本w2时，接收信号功率次之，依次类推。假设分别开启1、2、3、4条射频链路时，即特定数量分别为1、2、3、4的射频链开启时，发送端和接收端预设的数字域预编码分别是a(1)＝1，a(2)，a(3)，a(4)；b(1)＝1，b(2)，b(3)，b(4)；其中，上标(·)(1),(·)(2),(·)(3),(·)(4)分别表示对应的射频链路数目为1、2、3、4时的向量。上述向量分别取自对应DFT矩阵的列。对应的接收符号记为{y1,y2,y3,y4}，同时也是矩阵Y的对角线元素，非对角线元素为零。作为优选项之一，反馈参数可以采用二进制比特量化后将量化比特进行反馈。下面介绍接收端参数估计模块(Nf)计算应开启的射频链路数目的方法。将不同角度方向上信号的接收强度按照从大到小顺序进行排列，取能量最强的K个接收信号进行存储，并记{w1,w2,…,wK}为对应的K个接收端模拟波束，{f1,f2,…,fK}为对应的K个发送端模拟波束，{y1,y2,…,yK}为对应的接收信号。将{y1,y2,…,yK}的对角形式记为Y，即，Y＝diag(y1,y2,…,yK)，Y是K×K的对角阵，对角线元素为{y1,y2,…,yK}，非对角线元素为零。由于波束训练过程中发送的训练波束是已知的，去掉训练序列影响后，其中H为Nr×Nt的信道矩阵，上标(·)H表示共轭转置。假设启动i条射频链路时，发送端数字域预编码向量和接收端数字域合并向量分别表示为：i＝1,2,…,K；步骤1：计算启动i条射频链路的接收信号总功率：i＝1,2,…,K。即，分别计算启动不同射频链路时的接收信号功率：q(1)＝(b(1))HYa本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合预编码毫米波传输系统的自适应参数调整方法，其特征在于包括以下步骤：在发送端与接收端之间交互应开启的射频链路数目。

【技术特征摘要】
1.一种混合预编码毫米波传输系统的自适应参数调整方法，其特征在于包括以下步骤：在发送端与接收端之间交互应开启的射频链路数目。2.如权利要求1所述的自适应参数调整方法，其特征在于：根据开启不同数量射频链路时的接收信号功率，以及开启不同数量射频链路时的总功耗，所述接收端计算出应开启的射频链路数目，交互给发送端。3.如权利要求2所述的自适应参数调整方法，其特征在于：所述应开启不同数量射频链路时的总功耗，至少包括射频链路总功耗。4.如权利要求1所述的自适应参数调整方法，其特征在于：所述应开启的射频链路数目决定于选择度量值，所述选择度量值是开启特定数量的射频链路时的接收信号速率及开启所述特定数量的射频链路时的总功耗的函数。5.如权利要求4所述的自适应参数调整方法，其特征在于：计算开启所述特定数量的射频链路时的接收信号速率，以及开启所述特定数量的射频链路时的总功耗，计算所述接收信号速率除以所述总功耗的比值，作为选择度量值，计算所述特定数量递增时的所述选择度量值，根据所述选择度量值确定所述应开启的射频链路数目。6.如权利要求5所述的自适应参数调整方法，其特征在于：将所述特定数量递增时得到的不同所述选择度量值，作为递增量，选择所述递增量首次小于门限值时对应的所述特定数量，作为应开启的所述射频链路数目。7.如权利要求5所述的自适应参数调整方法，其特征在于：将所述特定数量递增时得到的不同所述选择度量值，作为递增量，选择所述递增量最大时对应的所述特定数量，作为应开启的所述射频链路数目。8.如权利要求4所述的自适应参数调整方法，其特征在于：所述选择度量值其中，q(i)是开启i条射频链路时的接收信号功率，σ2是所述接收信号的噪声功率，p(i)为开启i条射频链路时的射频总功耗。9.如权利要求4所述的自适应参数调整方法，其特征在于：所述选择度量值β(i)＝f(qi,p(i))，其中，q(i)是开启i条射频链路时的接收信号功率，p(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀梅，张武雄，张梦莹，杨旸，王海峰，
申请(专利权)人：上海无线通信研究中心，
类型：发明
国别省市：上海,31