基于双对角化的低复杂度几何均值分解预编码实现方法技术
【技术实现步骤摘要】
基于双对角化的低复杂度几何均值分解预编码实现方法
本专利技术涉及一种基于双对角化的几何均值分解预编码实现方法，属于多用户无线通信
技术介绍
MIMO系统中，几何均值分解预编码是一种性能比较好的预编码方法，由于其可以将信道分解为对角线元素皆为信道矩阵特征值的上三角矩阵，因此每个空间流上可以拥有相同的信噪比，对于系统性能拥有很大的改善。不仅仅是MIMO系统，对于多用户MIMO系统，可以利用块对角化预编码消除用户间的干扰之后，再利用几何均值分解对每个用户的等效信道进行优化处理，进一步提高系统性能。因此，几何均值分解预编码应用十分广泛。关于几何均值分解预编码的实现，传统方法是利用奇异值分解进行的，但是众所周知奇异值分解的实现具有不确定的迭代次数，因此在实现方面复杂度较高。于是基于双对角化的几何均值分解方法应运而生。这种方法具有稳定的迭代次数，但是由于涉及到很多复数矩阵乘法模块以及CORDIC角度计算模块，因此算法复杂度依然很高。因此，在硬件实现中，如何在现有方法基础上降低几何均值分解预编码矩阵依然是一个问题。
技术实现思路
本专利技术基于以上的背景和存在的问题，提出...
【技术保护点】
1.一种基于双对角化的低复杂度几何均值分解预编码实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)计算信道矩阵的共轭转置以及其自身的乘积；(2)基于给定的Hermitian矩阵双对角化方法，通过Givens旋转使信道矩阵变为双对角矩阵；(3)基于给定的几何均值分解方法，通过Givens旋转使双对角矩阵变为对角线元素全部等于信道矩阵特征值的几何均值的上三角矩阵；(4)构造几何均值分解的预编码矩阵，即所有Givens右旋转矩阵乘积。
【技术特征摘要】
1.一种基于双对角化的低复杂度几何均值分解预编码实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)计算信道矩阵的共轭转置以及其自身的乘积；(2)基于给定的Hermitian矩阵双对角化方法，通过Givens旋转使信道矩阵变为双对角矩阵；(3)基于给定的几何均值分解方法，通过Givens旋转使双对角矩阵变为对角线元素全部等于信道矩阵特征值的几何均值的上三角矩阵；(4)构造几何均值分解的预编码矩阵，即所有Givens右旋转矩阵乘积。2.根据权利要求1所述的基于双对角矩阵的几何均值分解预编码实现方法，其特征在于，所述步骤(1)中计算信道矩阵的共轭转置以及其自身的乘积的具体方法为：假设信道矩阵为其中N≤M，其共轭转置与其自身相乘结果为则A＝HHH；矩阵A为Hermitian矩阵，其对角线元素为实数，其他元素关于主对角线对称。3.根据权利要求1所述的基于双对角矩阵的几何均值分解预编码实现方法，其特征在于，所述步骤(2)中Hermitian矩阵变为双对角矩阵具体方法为：对Hermitian矩阵H进行分解：H＝QRPH；其中Q，P为酉矩阵，P是所需要求的矩阵，R为实双对角矩阵，对于Hermitian矩阵A就有：A＝(QRPH)H(QRPH)＝P(RHR)HPH；令为N×N阶实双对角矩阵，则其中为实Hermitian矩阵，其除了对角线上的元素以及和对角线相邻的两条对角线上元素不为0，其余元素都为0，具体形式为：4.根据权利要求1所述的基于双对角矩阵的几何均值分解预编码实现方法，其特征在于，所述步骤(2)中通过Givens旋转使信道矩阵变为双对角矩阵具体方法为：对于矩阵中的一个2×2子矩阵，规定Givens旋转操作如下：其中φm，n＝tan-1(imag(Hm，n)/real(Hm，n))，θ(m，n)，(p，q)＝tan-1(Hm，n/Hp，q)；步骤(2.1)初始化：k＝1，P＝IM，A＝HHH；步骤(2.2)将第k行和第k列复数元素转换成实数：计算第k行复数元素的幅角分别为φk+1，k，φk+2，k，...，φM，k，并且依次进行右乘N×N阶的旋转矩阵G(0，φk，i)，i＝k+1，k+2，......
【专利技术属性】
技术研发人员：李春国，王畑，杨雅涵，周童欣，杨绿溪，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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