【技术实现步骤摘要】
多用户大规模MIMO系统的非线性混合预编码设计方法
本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种多用户大规模MIMO(MassiveMultiple-InputMultiple-Output)系统下的非线性混合预编码(HybridPrecoding)设计方法。
技术介绍
大规模MIMO通过在基站部署数十甚至数百根天线以同时服务多个用户，能够显著地提高系统容量和可靠性，因此被认为是5G乃至6G无线通信系统的一项具有发展前景的关键技术。预编码技术能够提供充分的波束成形增益，同时消除用户之间的干扰。然而，对于在传统微波频段的MIMO系统中广泛采用的全数字预编码，其每个天线需要配备一条专用的射频链路。由于高昂的硬件成本和巨大的功耗，在毫米波大规模MIMO系统中采用全数字预编码是不现实的。为了减少射频链路的数目，近年来，有学者提出了混合预编码技术的概念。混合预编码可以通过一个高维度的模拟射频预编码与一个低维度的数字基带预编码级联而成实现，能够显著减少射频链路的数目，同时与全数字预编码相比没有明显的性能损失，从而实现系统性能与硬件复杂度...
【技术保护点】
1.一种多用户大规模MIMO系统下的非线性混合预编码设计方法，其特征在于，包括基站端的数字预编码器和模拟预编码器设计，基站端的非线性汤姆林森-哈拉希玛预编码THP，以及每个用户端的模拟合成器和数字合成器的设计；该方法具体包括：/n步骤一、基于格拉姆-施密特正交化思想，串行地设计每一个用户k对应的基站端的模拟预编码器F
【技术特征摘要】
1.一种多用户大规模MIMO系统下的非线性混合预编码设计方法，其特征在于，包括基站端的数字预编码器和模拟预编码器设计，基站端的非线性汤姆林森-哈拉希玛预编码THP，以及每个用户端的模拟合成器和数字合成器的设计；该方法具体包括：
步骤一、基于格拉姆-施密特正交化思想，串行地设计每一个用户k对应的基站端的模拟预编码器FRF,k与用户端的模拟合成器WRF,k，消除已完成模拟预编码器设计的用户对未完成模拟预编码器设计的用户造成的干扰；
步骤二、对基站端的模拟预编码器FRF＝[FRF,1,…,FRF,K]和每个用户端的模拟合成器WRF,k进行QR分解，构造出低维的下行等效基带信道Heq；K为用户总数；
步骤三、考虑基于最小均方误差-判决反馈均衡MMSE-DFE的多用户MIMO系统的上行链路，采用和功率迭代注水算法推导出最优的上行等效数字预编码器FU，其能够达到上行等效基带信道的容量；同时根据最优的上行等效数字预编码器得到上行等效数字合成器WU和上行判决反馈矩阵BU；
步骤四、利用时分双工系统的上行链路-下行链路的对偶性，通过脏纸编码实现的下行等效基带信道Heq的容量准确地等于通过MMSE-DFE实现的其对偶的上行等效基带信道的容量，设计能够达到下行等效基带信道容量的下行等效数字预编码器FD、下行等效数字合成器WD和下行干扰反馈矩阵BD，以提高系统的总频谱效率；
步骤五、基于BD-UCD的信道分解方式，以改善误码率性能为目标，优化下行等效数字预编码器FD、下行等效数字合成器WD和下行干扰反馈矩阵BD；
步骤六、在基站端采用THP对全部用户的数据流进行非线性预处理，以消除用户间干扰和同一用户的不同数据流之间的干扰。
2.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：
步骤1.1：定义初始用户索引的集合
步骤1.2：对于集合中的每一个用户k，从其Lk条路径中找出波束成形增益的绝对值最大的条路径，将条路径的波束成形增益相加；其中，为每个用户的射频链路数，Lk为第k个用户的路径数；
步骤1.3：从集合选出波束成形增益绝对值之和最大的用户记为k*，将用户k*的条路径对应的个发射端阵列响应向量与个接收端阵列响应向量作为模拟预编码器和模拟合成器分配给用户k*；
步骤1.4：通过从集合中移除用户k*，更新用户索引集合；
步骤1.5：对用户k*的模拟预编码器进行优化：将除k*之外的、已经完成分配的用户记为k'，对用户k*的模拟预编码器进行格拉姆-施密特正交化处理，使其与每个用户k'的模拟预编码器正交，以消除已经完成分配的用户的模拟预编码器对分配给用户k*的模拟预...
【专利技术属性】
技术研发人员：王华，袁明浩，孙艺玮，何东轩，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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