一种低能耗的毫米波MIMO通信预编码设计方法技术

本发明专利技术公开了一种低能耗的毫米波MIMO通信预编码设计方法，提出一种联合考虑移相器和DAC精度结构的方法，基于该结构公开一种混合预编码方法。具体包括以下步骤：给出本发明专利技术的能量效率求解模型；对信道矩阵进行奇异值分解获取全精度模拟预编码；利用最小二乘法获取数字预编码矩阵；根据获得的模拟预编码矩阵进行一定精度的角度量化；最后对移相器和DAC精度进行联合优化，获得最佳的量化精度配比和混合预编码矩阵。本发明专利技术的预编码方法在具有低功耗传输的同时，还可以保证系统的频谱效率满足通信需求并且拥有较高的能量效率。

【技术实现步骤摘要】
一种低能耗的毫米波MIMO通信预编码设计方法
本专利技术涉及无线通信领域，涉及无线通信系统中的毫米波大规模多输入多输出（MIMO）技术，具体是毫米波MIMO通信系统的移相器和数模转换器结构与方法。
技术介绍
面对不断增长的通信需求，传统通信技术已经不能很好地满足人们。毫米波具有丰富的使用频段（30G~300G）和足够的带宽，再配合大规模MIMO通信技术，可以很好地满足人们目前对通信的要求。毫米波MIMO通信的波长短，可以使天线阵列被封装在一个较小的空间内，提高天线的增益，以此来弥补发送端的功率损耗。然而采用传统的每根天线分配一个射频链路的结构会造成极大的功率消耗，数字预编码与模拟预编码结合的混合预编码方法可以减少射频链路的个数，而不过多增加系统的能量损耗。数字预编码器和模拟预编码器之间存在的数模转换器（DAC）是影响系统性能的重要因素，它直接控制着由数字信号到模拟信号的转变。当DAC量化的精度较低时，不足以满足系统通信需求；当采用精度很高时，高精度所提升的系统性能不足以补偿多余的功率损耗。模拟预编码的移相器的精度也面临着同样的精度选择问题。...

【技术保护点】
1.一种低功耗的毫米波MIMO通信预编码设计方法，其特征在于，针对在信号发送端的DAC和模拟预编码器两个对象进行硬件精度的选择；综合考虑移相器和DAC精度的配置，通过建立求解最优能量效率目标函数，对移相器的量化精度和DAC精度进行联合优化，搜索遍历找寻最佳的精度；主要包括以下步骤：/n步骤1：信号接收模型与目标函数建立/n基站端以功率

【技术特征摘要】
1.一种低功耗的毫米波MIMO通信预编码设计方法，其特征在于，针对在信号发送端的DAC和模拟预编码器两个对象进行硬件精度的选择；综合考虑移相器和DAC精度的配置，通过建立求解最优能量效率目标函数，对移相器的量化精度和DAC精度进行联合优化，搜索遍历找寻最佳的精度；主要包括以下步骤：
步骤1：信号接收模型与目标函数建立
基站端以功率p发送长度为Ns的数据流，经过大小为Nrf×Ns的数字预编码FD和Nt×Nrf的模拟预编码FA对信号的幅度和相位进行了调整后，通过Nt根天线将信号s发送给接收端，同时每根天线对应配置一个DAC对，信号经过DAC处理后加入硬件失真噪声；
步骤2：在接收端接收的信号表示

（1）
其中H为信道矩阵且大小为Nr×Nt，n为高斯白噪声且服从均值为0方差为1的正态分布；μ为DAC的失真因子且与转换器的精度有关；e为DAC对应的失真噪声；
步骤3：针对提出的接收信号模型，系统的能量效率η定义为频谱效率R与系统消耗总功率Pt的比值；并建立优化目标函数如下

（2）
其中B表示移相器的精度且1≤B≤8，b表示DAC的精度且1≤b≤8，Rε表示为满足系统通信的最低频谱效率。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤3中获取全精度模拟预编码矩阵，具体步骤为：
在将信道矩阵进行奇异值分解后，选取分解后的右奇异值矩阵，并将右奇异值矩阵的前Ns列作为最优全数字预编码矩阵Fopt；再利用字典法，获取字典中最大的前Ns个索引，并将索引对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁青锋，罗静，石辉，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西;36