【技术实现步骤摘要】
毫米波多天线中继系统中一种混合波束成型设计方案
本专利技术涉及无线通信
，特别涉及毫米波多天线中继系统中一种混合波束成型设计方案。
技术介绍
毫米波通信作为未来蜂窝网络中一项很有发展前景的技术，可以应用于雷达、卫星通信、WLAN、WPAN等通信领域，已吸引了学术界和工业界的广泛关注。由于毫米波波长短，可以采用大规模多输入多输出(MIMO)技术获得高天线增益，补偿传播损失。当通信距离较长或者环境比较复杂时，可以在信源和信宿之间利用中继节点来辅助毫米波大规模MIMO系统的信号传播，这样不仅可以扩大传输信号的覆盖范围，同时也能保证系统中各个通信节点之间的信道为视距的，从而降低了传播路径损失和间歇性阻碍的影响。与放大转发中继相比，解码转发中继能够通过再生数据更好的克服噪声积累的影响，因此，解码转发中继更适合未来的无线通信系统。由于目前毫米波技术存在高功耗和高生产成本的问题，使得毫米波大规模MIMO架构无法实现纯数字化。因此在系统设计时通常采用数字/模拟混合波束成型架构，可以使用比数字波束成型架构更少的RF链而达...
【技术保护点】
1.毫米波多天线中继系统中一种混合波束成型设计方案，其特征在于该方案包括：/n建立混合结构和全连接结构的毫米波大规模多用户MIMO中继系统模型；/n通信过程分为信源传输信号至中继，中继解码转发信号至用户两个阶段；/n将原始非凸混合波束成型设计问题规划为两个凸子问题；/n信源到中继解码端的混合波束成型设计；/n中继转发端到用户的混合波束成型设计。/n
【技术特征摘要】
1.毫米波多天线中继系统中一种混合波束成型设计方案，其特征在于该方案包括：
建立混合结构和全连接结构的毫米波大规模多用户MIMO中继系统模型；
通信过程分为信源传输信号至中继，中继解码转发信号至用户两个阶段；
将原始非凸混合波束成型设计问题规划为两个凸子问题；
信源到中继解码端的混合波束成型设计；
中继转发端到用户的混合波束成型设计。
2.根据权利1要求所述的毫米波多天线中继系统中一种混合波束成型设计方案，其特征在于，建立混合结构和全连接结构的毫米波大规模多用户MIMO中继系统模型，具体包括：
假设该中继系统中所有节点都工作在半双工模式，且信源和用户之间没有直接通信链路，必须通过中继进行信息交换，天线阵列为均匀线性阵列，信源和中继接收解码部分均采用全连接结构，其中信源配置MS条射频链路和NS根天线，中继接收解码部分配置MR条射频链路和NR根天线，混合结构系统的中继后端转发部分为部分连接结构，服务于K个部分连接结构的用户，中继转发部分总的天线数为每个用户总的天线数为全连接结构系统的中继后端转发与用户接收部分则是全连接结构，且射频链路和天线数目均与混合结构中继相同，为了获得较高天线增益的同时降低系统硬件的复杂度，信源、中继和用户的射频链路数分别满足MS＜＜NS，MR＜＜NR和MDk≤NDk，H和Gk分别为信源至中继和中继至第k个用户的信道，均遵循窄带毫米波信道模型，本发明主要对混合结构中继系统进行了分析。
3.根据权利2要求所述的毫米波多天线中继系统中一种混合波束成型设计方案，其特征在于，通信过程分为信源传输信号至中继，中继解码转发信号至用户两个阶段，包括：
信源向中继发送的K个用户的数据流首先经过一个对角的功率分配矩阵再依次经过数字波束成型和模拟波束成型发送至中继，中继端接收信号为：
yR经过模拟合并和数字合并得到原始信号的解调信号为在中继发送端，同样先经过一个对角的功率分配矩阵再依次经过数字波束成型和模拟波束成型发送至第k个用户，其接收信号为：
经过模拟合并和数字合并得到第k个用户的有用信号
4.根据权利3要求所述的毫米波多天线中继系统中一种混合波束成型设计方案，其特征在于，将原始非凸混合波束成型设计问题规划为两个凸子问题，包括：
由于部分连接的特殊结构，即每条射频链路连接一定数量的天线，因此FR2和FD需为具有块对角结构的矩阵，由于相移器的缘故，FR2和FD中的非零元素需满足等幅度限制条件，定义第k个用户的基带信道为中继发送端到用户接收端的信噪比则的第ki个元素可表示为
其中ki＝(k-1)Ls+i，为相应的分配功率，当传输高斯信号时，中继发送端到用户接收端的和速率可表示为
其中为的信干噪比，本发明将以最大化和速率作为目标进行混合波束成型设计，因此原问题可建模为如下非凸问...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈远知，张扬，杜建和，罗欣，
申请(专利权)人：中国传媒大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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