【技术实现步骤摘要】
基于毫米波大规模MIMO多用户场景的混合预编码算法
本专利技术涉及大规模MIMO通信
，具体涉及一种基于毫米波大规模MIMO多用户场景的混合预编码算法。
技术介绍
随着毫米波通信技术不断发展，毫米波大规模MIMO相关技术也有了很大的突破。毫米波大规模MIMO最大的特点就是能够实现同时传输多个数据流，有效地提升系统的信号容量。然而比起微波系统，毫米波传播时信道具有稀疏性。即毫米波传播时的衰减比较大，能够辐射出去的功率比较小。为了克服毫米波通信中的衰减，在大规模MIMO系统中引入预编码技术。预编码是一种利用信道信息对发射信号进行预处理以提高系统传输速率和链路可靠性的技术。由于毫米波大规模MIMO通信系统中，发射器和接收器均使用了大型的阵列天线，因此使用传统的全数字预编码技术会造成硬件约束。为此，提出采用小尺寸数字预编码器和大尺寸模拟预编码器的混合预编码技术，该技术能够有效地减少系统的硬件成本，并且提高系统的频谱效率。混合预编码算法的核心在于共同优化数字预编码器和模拟预编码器，使得系统的和速率最大。目前常用的毫米波架...
【技术保护点】
1.基于毫米波大规模MIMO多用户场景的混合预编码算法，其特征在于，包括数字基带预编码和模拟预编码，具体步骤如下：/n第一步，问题的归结：/n针对毫米波多用户系统，采用自适应连接的结构，基站发射端部署N
【技术特征摘要】
1.基于毫米波大规模MIMO多用户场景的混合预编码算法，其特征在于，包括数字基带预编码和模拟预编码，具体步骤如下：
第一步，问题的归结：
针对毫米波多用户系统，采用自适应连接的结构，基站发射端部署Nt根发射天线和NRF个射频链路，发送Ns条数据流，其中Ns≤NRF≤Nt；同时服务K个具有单天线的独立用户，其中假设发送到K个用户的符号表示为且满足其中P为基站的总发射功率；则K个用户的接收信号表示为：
y＝HFRFFBBs+n，
其中H为毫米波信道矩阵；为模拟预编码器，为数字预编码器,且两者满足总的功率限制，即为高斯白噪声，满足E(nnH)＝σ2IK；
假设第k个用户的等效信道容量为Hk＝HFRFFBB,为最大化等效信道容量,对等效信道进行SVD分解：
Hk＝UΣVH
其中U和V分别对应H的左奇异值矩阵和右奇异值矩阵，Σ为特征矩阵，其对角线元素为nmin＝min(K,NRF)代表传输的子信道个数；通过注水法得到等效信道的容量为:
其中，是第i个子信道在得到的注水功率，μ为注水高度，将注水功率的表达式代入上式可得：
由于特征值的大小只能通过模拟部分进行调整，故将目标问题解耦为模拟问题设计和基带问题设计；基带预编码器可由MMSE接收实现，模拟问题设计如下：
问题归结为：在给定输入信噪比的情况下，最大化目标方程：
约束条件为：
由于联合优化问题是非凸的，将该目标函数进一步设计：
第二步：设计预编码矩阵FRF：
采用列迭代的算法思路进行设计；首先假设则上述目标方程可转化为:
在列迭代算法下，上述目标方程可化为：
约束条件为：
其中，矩阵是第k个用户除了第j列向量后的子矩阵；...
【专利技术属性】
技术研发人员：程知群，李金萌，李航，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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