一种毫米波通信的混合预编码结构、混合合并结构及方法技术

本发明专利技术公开了一种毫米波通信的混合预编码结构、混合合并结构及方法，属于毫米波无线通信领域。混合预编码结构由数字预编码和模拟预编码级联而成，其模拟预编码的移相器之后级联一个开关网络，所述开关网络中的开关放置于所述每个移相器到所述发射天线阵列每根发射天线构成的链路上，通过开关来决定所述链路的通断；混合合并结构的接收天线阵列之后级联一个开关网络，所述开关网络中的开关放置于所述接收天线阵列每根接收天线到所述移相器构成的链路上，通过开关来决定所述链路的通断。本发明专利技术可大幅减少使用的移相器数目，降低毫米波无线通信系统中硬件成本，并且能显著地降低设计方法的复杂度。

A Hybrid Precoding Architecture, Hybrid Merging Architecture and Method for Millimeter Wave Communication

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波通信的混合预编码结构、混合合并结构及方法
本专利技术涉及一种毫米波通信的混合预编码结构、混合合并结构及方法，属于毫米波无线通信领域。
技术介绍
随着移动终端设备的流行，人们对于无线通信的需求量也越来越大。为满足人们日益增长的对数据流量的需求，毫米波通信(30GHz-300GHz)因其丰富的频谱资源和超高的传输速率得到了人们的广泛关注。由于毫米波频率比现有常规频段更高，根据接收功率与传输距离存在平方反比定律，毫米波通信在空间传播时随着传输距离增大，损失的功率更多。另一方面，频率越高，波长越短，这使得毫米波通信中配置的天线尺寸可以很小，从而在有限的范围内可以安装大规模的天线阵列，并利用大型天线阵列提供的增益，来弥补巨大的功率损耗。现行的微波频段通信一般为每个天线分配专用的射频链路。然而，由于毫米波通信一般应用大规模天线阵列，为每根天线分配专用的射频链路将会产生高昂的射频链路成本。为节省射频链路的成本，一种使用少量射频链路的混合预编码结构和混合合并结构在毫米波通信中被广泛采用。在混合预编码结构和混合合并结构中，每个射频链路通过天线数目的移相器链接到所有的天线上。尽管现有的工作中射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移相器结合开关网络的混合预编码结构，由数字预编码和模拟预编码级联而成，其模拟预编码包括若干个移相器、开关网络和发射天线阵列，其特征在于，所述移相器之后级联一个开关网络，所述开关网络中的开关放置于所述每个移相器到所述发射天线阵列每根发射天线构成的链路上，通过开关来决定所述链路的通断，所述每根发射天线的信号是连接到该天线的所有接通链路的信号的叠加；所述移相器数量为NRFNc个，所述开关网络包含的开关个数为NRFNcNt个，其中，NRF为发射端射频链路数目，Nc为每个射频链路并行连接的移相器的个数，Nt是发射天线阵列包含的发射天线数目。

【技术特征摘要】
1.一种移相器结合开关网络的混合预编码结构，由数字预编码和模拟预编码级联而成，其模拟预编码包括若干个移相器、开关网络和发射天线阵列，其特征在于，所述移相器之后级联一个开关网络，所述开关网络中的开关放置于所述每个移相器到所述发射天线阵列每根发射天线构成的链路上，通过开关来决定所述链路的通断，所述每根发射天线的信号是连接到该天线的所有接通链路的信号的叠加；所述移相器数量为NRFNc个，所述开关网络包含的开关个数为NRFNcNt个，其中，NRF为发射端射频链路数目，Nc为每个射频链路并行连接的移相器的个数，Nt是发射天线阵列包含的发射天线数目。2.一种移相器结合开关网络的混合合并结构，由模拟合并和数字合并级联而成，其模拟合并包括接收天线阵列、开关网络和若干个移相器，其特征在于，所述接收天线阵列之后级联一个开关网络，所述开关网络中的开关放置于所述接收天线阵列每根接收天线到所述移相器构成的链路上，通过开关来决定所述链路的通断，所述每根接收天线的信号是连接到该天线的所有接通链路的信号的叠加；所述移相器数量为MRFMc个，所述开关网络包含的开关个数为MRFMcMr个，其中，MRF为接收端射频链路数目，Mc为每个射频链路并行连接的移相器的个数，Mr是接收天线阵列包含的接收天线数目。3.根据权利要求2所述的混合合并结构，其特征在于，接收端Mr根天线接收到的信号经过所述模拟合并和数字合并之后得到如下结果其中，FBB表示维度是NRF×NRF的数字预编码矩阵，FRF表示维度是Nt×NRF的模拟预编码矩阵，H表示维度是Mr×Nt的无线信道矩阵，WRF表示维度是Mr×MRF的模拟合并矩阵，WBB表示维度是MRF×MRF的数字合并矩阵，P是发送功率，x表示维度是NRF×1的发送信号向量，η表示维度是Mr×1的噪声向量，(·)H表示做共轭转置运算；FRF可进一步表示为：FRF＝SP其中，S表示维度是Nt×(NcNRF)的开关矩阵，其每个元素取值0或1，1表示对应的开关接通，0表示对应的开关断开；P表示维度是(NcNRF)×NRF的移相器矩阵，其位于第((i-1)Nc+l)行、第i列的元素表示第i个射频链路的第l个移相器的取值，θl，i∈Φ，其中i＝1，2，...，NRF，l＝1，2，...，Nc，Φ表示所有可选的相位构成的集合，除掉上述定义的元素外，P的其余元素值均为0；WRF可进一步表示为：WRF＝TQ其中，T表示维度是Mr×(McMRF)的开关矩阵，其每个元素取值0或1，1表示对应的开关接通，0表示对应的开关断开；Q表示维度是(McMRF)×MRF的移相器矩阵，其位于第((i-1)Mc+l)行、第i列的元素表示第i个射频链路的第l个移相器的取值，其中i＝1，2，...，MRF，l＝1，2，...，Mc，ψ表示所有可选的相位构成的集合，除掉上述定义的元素外，Q的其余元素值均为0。4.一种移相器结合开关网络的混合预编码方法，其特征在于，根据H的估计值的奇异值分解结果...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚晨皓，刘强，陈康建，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32