一种毫米波大规模MIMO系统的混合预编码方法技术方案

本发明专利技术公开了一种毫米波大规模MIMO系统的混合预编码方法，其步骤包括：1、信道建模，确定信道矩阵H，并对信道矩阵进行奇异值分解获得最优无约束全数字预编码矩阵，2、采用交替迭代的方法构造模拟预编码矢量，3、采用类似于匹配追踪的方式更新残差矩阵F

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波大规模MIMO系统的混合预编码方法


[0001]本专利技术属于信息与通信工程
，尤其涉及毫米波大规模多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)系统混合预编码。

技术介绍

[0002]如今无线通信系统对容量的爆炸式需求使得传统的频谱资源日益紧张，毫米波能够提供丰富的频带资源和千兆数据速率，被认为是5G(5th
‑
Generation)的关键技术。然而，与目前的无线通信系统相比，毫米波信号由于频率增加了10倍，其信号传播会遭受更高的自由空间路径损耗。幸运的是，波长的减小使得天线尺寸更小，允许在同一空间中封装大量的天线。大阵列可实现波束赋形增益，以补偿路径损耗。此外，利用大阵列，可以通过预编码提高频谱效率。在传统的MIMO系统中，每根天线都要配备单独的射频(Radio Frequency,RF)链，但在毫米波大规模MIMO系统中，如果采用传统的MIMO系统方式，大量数目的RF链会使得硬件成本急剧增加，且会带来巨大的能耗。针对这一问题，有人提出将少量射频链和大量移相器相结合的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种毫米波大规模MIMO系统的混合预编码方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S0：根据窄带聚簇信道模型，随机生成信道矩阵H，并对所述信道矩阵H进行奇异值分解，得到右酉矩阵V；在发送端，取所述右酉矩阵V的前N
s
个列向量构成最优无约束全数字预编码矩阵其中，N
s
为发送数据流的数目；步骤S1：构建如式(1)所示的第一目标函数及其限制条件：式(1)中，F
RF
为模拟预编码矩阵，F
BB
为数字预编码矩阵；(F
RF
)
m,n
为模拟预编码矩阵F
RF
的第m行第n列元素；且F
RF
每个元素的模值为1，随机初始化所述模拟预编码矩阵F
RF
的每个元素的相位，定义并初始化残差矩阵F
res
＝F
opt
，同时定义并初始化模拟矢量索引n＝1；步骤S2：采用交替迭代的方法构造模拟矢量；步骤S21：根据第一目标函数，构建如式(2)所示的第二目标函数及其约束条件：式(2)中，f为模拟预编码矩阵F
RF
中的一个模拟矢量，且满足相应约束条件，f
m
表示模拟矢量f的第m个元素；可将所述模拟矢量f视为残差矩阵F
res
列空间的主成分；将模拟矢量f表示为f＝f
(m)
+f
(
‑
m)
，其中，f
(m)
是其自身的第m个元素与所述模拟矢量f相同，且其他元素均为零的列矢量；f
(
‑
m)
为其自身的第m个元素为零，且其他元素均和模拟矢量f相同的列矢量；定义中间矩阵F
res_product
＝F
res
F
resH
，初始化模拟矢量f为模拟预编码矩阵F
RF
的第n列，同时定义并初始化迭代次数i＝1；步骤S22：初始化m＝1；步骤S23：利用式(3)更新第i次迭代的列矢量得到更新后的第i次迭代的列矢量得到更新后的第i次迭代的列矢量式(3)中，f
i
表示第i次迭代的模拟矢量；步骤S24：利用式(4)更新第i次迭代的模拟矢量f
i
，得到更新后的第i次迭代的模拟矢量f
′
i
：式(4)中，表示f
(
‑
m)
在第i次迭代的列矢量；步骤S25：将m+1赋值给m；并重复步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：周武旸，王发致，柴名扬，朱超逸，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：