一种大规模天线系统中多用户混合波束赋形的算法及实现装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大规模天线系统中多用户混合波束赋形的算法及实现装置，用来实现大规模天线系统中，针对多用户的混合波束赋形矩阵设计。首先基于射频链路增益最大化准则联合设计发送端射频预编码矩阵和接收端射频合成矩阵，在此基础上，基于信漏噪比最大化准则设计基带波束赋形矩阵。该算法在保证有用信号接收功率最大化的同时，减小对其它用户的信号泄露，从而在更好的逼近全数字波束赋形系统频谱效率的同时，有效降低系统中断概率。

A multiuser hybrid beamforming algorithm and its implementation device in large scale antenna system

The invention discloses a multi-user hybrid beamforming algorithm and an implementation device in a large-scale antenna system, which is used to design a multi-user hybrid beam forming matrix in a large-scale antenna system. First, the RF precoding matrix and receiver RF synthesis matrix are jointly designed based on the radio frequency link gain maximization rule. Based on this, the baseband beamforming matrix is designed based on the maximization criterion of signal to noise ratio. The algorithm can reduce the leakage of signals to other users while maximizing the received power of the useful signals, so as to better approximate the spectrum efficiency of the all digital beamforming system while effectively reduce the outage probability of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种大规模天线系统中多用户混合波束赋形的算法及实现装置
本专利技术涉及无线通信
，具体涉及大规模天线系统中多用户混合波束赋形的算法以及实现上述算法的装置。
技术介绍
混合波束赋形通过基带端的数字编码器把不同的数据流映射到相应的RFchain上，再通过RF端的模拟编码器把不同RFchain上的数据流映射到不同的天线阵元。现有的关于多用户混合波束赋形的设计主要采用基于块对角化算法或迫零算法，这些算法在实施过程中没有考虑噪声因素，会导致算法对噪声的敏感性较差。为了在提高接收端有用信号功率的同时减小对其它用户的信号泄露，我们提出了基于射频链路增益最大化准则联合设计发送端射频预编码矩阵和射频接收端合成矩阵，在此基础上，基于信漏噪比最大化准则设计基带波束赋形矩阵。
技术实现思路
本专利技术提出了一种大规模天线系统中多用户混合波束赋形算法及实现装置，该算法在设计过程中，充分考虑了噪声的影响，在保证有用信号接收功率最大化的同时，减小对其它用户的信号泄露，从而在更好地逼近全数字波束赋形系统频谱效率的同时，可有效降低系统的中断概率。本专利技术的具体实现过程如下：步骤1：系统模型如附图1，其中B和F分别表示BS端的数字和模拟编码器，发送的数据流数为Ns，BS对应的RF链路数目为NRF，天线数目为Nt，wk表示第k个MS对应的模拟编码器。用户k收到的信号可以表示为(1)：用户k对应的速率可以表示为(2)：用户k对应的信漏噪比可以表示为(3)：这里我们以信漏噪比为标准来设计HBF编码矩阵，HBF编码矩阵可以通过(4)获得步骤2：模拟编码器设计模拟编码器可以通过(5)获得对信道矩阵Hk进行SVD分解Hk＝UΣVH，从而得到对应的BS端和第k个MS对应的模拟编码器其中和分别为酉矩阵V和U的第一列。步骤3：数字编码器设计BS端的数字编码器可以通过(8)获得其中的目标函数可以进一步表示为(9)其中从而得到其中pmax是和的最大广义特征值对应的广义特征向量。附图说明图1为多用户MassiveMIMO系统框图。图2为多用户混合波束赋形的算法各模块之间的协作关系图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大规模天线系统中多用户混合波束赋形的算法，其特征在于，首先基于射频链路增益最大化准则联合设计发送端射频预编码矩阵和接收端合成矩阵，在此基础上，基于信漏噪比最大化准则设计基带波束赋形矩阵。

【技术特征摘要】
1.一种大规模天线系统中多用户混合波束赋形的算法，其特征在于，首先基于射频链路增益最大化准则联合设计发送端射频预编码矩阵和接收端合成矩阵，在此基础上，基于信漏噪比最大化准则设计基带波束赋形矩阵。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对射频预编码矩阵和接收端合成矩阵进行了联合设计，具体包括下行链路的等效信道矩阵为其中f和w分别为射频预编码矩阵和接收端合成矩阵，通过式(2)进行联合设计对信道矩阵Hk进行SVD分解Hk＝UΣVH，从而得到对应的发送端和第k个接收端对应的射频编码器其中和分别为酉矩阵V和U的第一列。3.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，根据信漏噪比公式，当射...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚峰，张笛笛，肖宇，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11