一种发射信号的预编码方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种发射信号的预编码方法和装置，涉及信号预编码领域，能够从提高系统能效的角度进行预编码。该方法包括：获取信道响应矩阵和硬件能耗；根据信道响应矩阵、最优模拟预编码矩阵公式和模拟预编码矩阵形式约束条件，依据交叉熵优化算法计算最佳模拟预编码矩阵；根据最佳模拟预编码矩阵和信道响应矩阵，依据迫零预编码算法计算得出调制矩阵；根据硬件能耗、信道响应矩阵、发射功率的预设约束条件和传输速率的预设约束条件，依据最优功率分配因子矩阵公式计算最佳功率分配因子矩阵；根据调制矩阵和最佳功率分配因子矩阵，依据预设数字预编码矩阵公式计算最佳数字预编码矩阵；根据预编码矩阵计算结果对预编码结构进行配置。

【技术实现步骤摘要】
一种发射信号的预编码方法和装置
本专利技术涉及信号预编码领域，尤其涉及一种发射信号的预编码方法和装置。
技术介绍
随着全球无线通信技术和互联网技术的蓬勃发展，移动用户数量呈现爆炸式增长，各种移动新业务不断涌现。未来的5G移动通信系统不仅需要支持语音功能，还必须支持数字、图像、多媒体等数据传输，在传输效率和覆盖范围等方面较4G提高一个或多个量级满足10年内移动互联网流量增加1000倍的发展需求。毫米波频段(30–300GHz)具有丰富的频谱资源，毫米波与大规模多输入多输出(multipleinputmultipleoutput；MIMO)相结合可以带来巨大的空间增益、能量效率和频谱效率，毫米波大规模MIMO成为了下一代移动通信的关键技术。在多用户MIMO系统中，发射端将输入的串行数据流通过预处理转换成几路并行的独立子数据流，进行预编码处理，并通过不同的发射天线发送出去。接收端进行一系列的处理后，即可得到用户所需的数据。理论上，这可以极大扩展频带利用率，提高无线传输速率，同时还增强了通信系统的抗干扰、抗衰落性能。在传统MIMO系统中，预编码的实现采用全数字基带预编码结构，每根天线对应一条本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发射信号的预编码方法，其特征在于，包括：获取所述发射信号所在信道的信道响应矩阵和所述发射信号对应的硬件能耗；根据所述信道响应矩阵、最优模拟预编码矩阵公式和模拟预编码矩阵形式约束条件，依据交叉熵优化算法计算满足所述发射信号对应的通信系统能效最高的最佳模拟预编码矩阵；所述模拟预编码矩阵形式约束条件为所述发射信号所属的通信系统采用的子连接混合预编码结构对模拟预编码矩阵的形式约束；根据所述最佳模拟预编码矩阵和所述信道响应矩阵，依据迫零预编码算法计算得出调制矩阵；根据所述硬件能耗、所述信道响应矩阵、发射功率的预设约束条件和传输速率的预设约束条件，依据最优功率分配因子矩阵公式计算满足所述发射信号对...

【技术特征摘要】
1.一种发射信号的预编码方法，其特征在于，包括：获取所述发射信号所在信道的信道响应矩阵和所述发射信号对应的硬件能耗；根据所述信道响应矩阵、最优模拟预编码矩阵公式和模拟预编码矩阵形式约束条件，依据交叉熵优化算法计算满足所述发射信号对应的通信系统能效最高的最佳模拟预编码矩阵；所述模拟预编码矩阵形式约束条件为所述发射信号所属的通信系统采用的子连接混合预编码结构对模拟预编码矩阵的形式约束；根据所述最佳模拟预编码矩阵和所述信道响应矩阵，依据迫零预编码算法计算得出调制矩阵；根据所述硬件能耗、所述信道响应矩阵、发射功率的预设约束条件和传输速率的预设约束条件，依据最优功率分配因子矩阵公式计算满足所述发射信号对应的通信系统能效最高的最佳功率分配因子矩阵；根据所述调制矩阵和所述最佳功率分配因子矩阵，依据预设数字预编码矩阵公式计算最佳数字预编码矩阵；根据所述最佳模拟预编码矩阵和所述最佳数字预编码矩阵对所述子连接混合预编码结构进行配置。2.根据权利要求1所述的发射信号的预编码方法，其特征在于，所述根据所述信道响应矩阵、最优模拟预编码矩阵公式和模拟预编码矩阵形式约束条件，依据交叉熵优化算法计算满足所述发射信号对应的通信系统能效最高的最佳模拟预编码矩阵之前还包括：根据迫零预编码算法对预设系统和速率公式进行更新得到更新的系统和速率公式；根据所述更新的系统和速率公式和预设功耗公式，确定所述最优模拟预编码矩阵公式。3.根据权利要求1所述的发射信号的预编码方法，其特征在于，所述根据所述硬件能耗、所述信道响应矩阵、发射功率的预设约束条件和传输速率的预设约束条件，依据最优功率分配因子矩阵公式计算满足所述发射信号对应的通信系统能效最高的最佳功率分配因子矩阵之前还包括：根据迫零预编码算法对预设系统和速率公式进行更新得到更新的系统和速率公式；根据所述更新的系统和速率公式和预设功耗公式，构建所述最优功率分配因子矩阵公式。4.根据权利要求1所述的发射信号的预编码方法，其特征在于，所述根据所述硬件能耗、所述信道响应矩阵、发射功率的预设约束条件和传输速率的预设约束条件，依据最优功率分配因子矩阵公式计算满足所述发射信号对应的通信系统能效最高的最佳功率分配因子矩阵包括：利用分式规划问题引理将所述最优功率分配因子矩阵公式转化为目标减式；根据初始功率分配因子矩阵依据所述最优功率分配因子矩阵公式中包含的能效因子，计算所述发射信号对应的通信系统的初始能效；根据所述初始能效、所述通信系统发射功率的约束条件、所述通信系统服务的用户终端的传输速率约束条件和所述目标减式，依据拉格朗日乘数法和库恩塔克条件计算目标功率分配因子矩阵；根据所述目标功率分配因子矩阵判断所述目标减式是否满足预设条件，当确定所述目标减式满足所述预设条件时，则确定所述目标功率分配因子矩阵为所述最佳功率分配因子矩阵。5.根据权利要求4所述的发射信号的预编码方法，其特征在于，当根据所述目标功率分配因子矩阵确定所述目标减式不满足所述预设条件时，将所述初始功率分配因子矩阵替换为所述目标功率分配因子矩阵。6.根据权利要求4所述的发射信号的预编码方法，其特征在于，所述根据所述目标功率分配因子矩阵判断所述目标减式是否满足预设条件包括：根据所述目标减式构建目标函数；根据所述目标功率分配因子矩阵计算所述目标函数的因变量的值；判断所述目标函数的因变量的值的绝对值是否小于预设阈值，若小于则确定所述目标减式满足预设条件。7.根据权利要求1所述的发射信号的预编码方法，其特征在于，所述最优模拟预编码矩阵公式具体为：其中，FRF为模拟预编码矩阵，H为所述信道响应矩阵；所述最优功率分配因子矩阵公式具体为：其中，K为所述发射信号所属的通信系统服务的用户终端的数量；P为功率分配因子矩阵；Pk为第k个用户终端对应的功率分配因子的平方，同时为所述P中第k列的元素的平方；为所述发射信号传输至第k个用户终端时的高斯白噪声的方差；hk为所述信道响应矩阵的第k列；gkBB为调制矩阵的第k列。8.根据权利要求2或3所述的发射信号的预编码方法，其特征在于，所述预设系统和速率公式具体为：其中，R为系统和速率，B为系统宽带，K为发射信号所属的通信系统服务的用户终端的数量，rk为所述发射信号传输至第k个用户终端过程中的传输速率，γk为所述发射信号传输至第k个用户的过程中的信干燥比，hk为所述信道响应矩阵的第k列，FRF为模拟预编码矩阵，为所述第k个用户终端传输信号的过程中的高斯白噪声的方差，为数字预编码矩阵的第k列，为数字预编码矩阵的第k’列；所述更新的系统和速率公式具体为：所述预设功耗公式具体为：其中，Ptotal为系统功耗，Ps为硬件能耗，Pd为发射功耗，GBB为调制矩阵，gkBB为调制矩阵的第k列；Pk为第k个用户的功率分配因子的平...

【专利技术属性】
技术研发人员：延凯悦，韩潇，冯毅，王友祥，董未未，张天魁，
申请(专利权)人：中国联合网络通信集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11