基于ZF和SVD混合预编码的波束赋形优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于ZF和SVD混合预编码的波束赋形优化方法及装置，属于信号处理领域，基站侧根据输入的每个用户设备UE的信道估计矩阵SRS H，采用奇异值分解SVD算法计算得到每UE通过SVD算法后对应的右奇异向量将通过SVD算法得到的右奇异向量进行拼接，获得所有UE的拼接矩阵H

【技术实现步骤摘要】
基于ZF和SVD混合预编码的波束赋形优化方法及装置


[0001]本专利技术属于信号处理
，具体涉及一种基于ZF和SVD混合预编码的波束赋形优化方法及装置。

技术介绍

[0002]多路输入多路输出MIMO(Multiple Input Multiple Output)系统中，破零ZF(Zero Foring)波束赋型方法计算简单，广泛应用于基站波束赋形中，但在信道高相关条件下，波束赋型效果较差，导致用户间干扰难以消除。奇异值分解SVD(SingularValue Decomposition)波束赋型方法，在信道高低相关下，波束赋型效果好，能有效消除用户间干扰，但是涉及到奇异值分解，运算量大，很难得到很好的应用。
[0003]现有中国专利公开号为CN112383329A的专利技术专利公开了一种基于的ZF算法的波束赋型优化方法。该专利技术中，将传统的ZF算法进行优化，有效解决了传统ZF算法功率回退量大导致性能下降的问题，并未提及在信道相关性高时ZF波束赋型效果较差的问题。
[0004]又如中国专利公开号为CN112865842A的专利技术专利公开了一种面向5G的混合预编码器和合并器的设计方法，采用一种基于矩阵分解的递归算法来设计模拟预编码器和模拟合并器，即对信道矩阵进行SVD(奇异值)分解，再通过递归思路设计最终的模拟预编码器和模拟合并器，然后基于与获得的最佳模拟预编码器和合并器相关联的有效基带信号，计算数字预编码器和数字合并器。该专利技术，并未提及ZF和SVD这种混合预编码方法，而且该专利技术主要是模拟域波束赋型，非数字域波束赋型方法。
[0005]5G UE(UserEquipment)下行支持调度流数相比LTE支持流数明显增加，单UE都可以调度2流及以上，最大可支持4流。随着5G单UE下行调度流数增加，传统ZF和SVD波束赋形方案需要进一步改进。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种基于ZF和SVD混合预编码的波束赋形优化方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种基于ZF和SVD混合预编码的波束赋形优化方法，包括以下步骤：
[0009]基站侧根据输入的每个用户设备UE的信道估计矩阵SRS H，采用奇异值分解SVD算法计算得到每UE通过SVD算法后对应的右奇异向量
[0010]将通过SVD算法得到的右奇异向量进行拼接，获得所有UE的拼接矩阵H
SVD
；
[0011]采用ZF算法对所述拼接矩阵H
SVD
进行计算，得到权值向量W
zf
；
[0012]对所述权值向量W
zf
进行功率回退，得到波束赋型权值
[0013]基站侧通过波束赋型权值和未乘权值的频域信号获取最优时域信号。
[0014]优选地，所述将通过SVD算法得到的右奇异向量进行拼接，获得所有UE的拼接矩阵H
SVD
，包括以下步骤：
[0015]分RB计算对应SVD分解后的右奇异矩阵
[0016][U
i_UE,i_RB
,S
i_UE,i_RB
,V
i_UE,i_RB
]＝svd(H
i_UE,i_RB
)
[0017][0018]其中，i_UE＝0，...，M
‑
1；i_RB＝0，...，RB
num
‑
1；H
i_UE,i_RB
为UE第i_RB对应的信道估计矩阵SRS H，维度为l
i_UE
*Ant
num
；V
i_UE,i_RB
为SVD分解右奇异矩阵，维度为Ant
num
*Ant
num
，为需要的右奇异矩阵，维度为l
i_UE
*Ant
num
；
[0019]将上一步得到的M个UE进行SVD分解后的右奇异矩阵进行拼接得到H
SVD
，维度为RB
num
*L*Ant
num
，空分总流数为
[0020][0021]其中，RB
num
为空分RB个数，l
i_UE
为每UE调度流数，Ant
num
为基站天线个数，H
SVD,i_RB
为第i_RB拼接结果，所有RB拼接完成得到H
SVD
。
[0022]优选地，所述权值向量W
zf
的计算公式为：
[0023][0024]其中，为对H
SVD
进行共轭转置。
[0025]优选地，所述所述权值向量W
zf
进行功率回退，得到波束赋型权值具体包括以下步骤：
[0026]计算Ant
num
根天线对应的功率：
[0027][0028]其中，conj表示对信号取共轭，i
ant
＝1,2...Ant
num
；Ant
num
为基站天线个数，RB
num
为空分的资源块RB个数；
[0029]权值向量W
zf
按照各自对应天线的功率进行功率回退，得到波束赋型权值
[0030][0031]优选地，所述基站侧通过功率回退后的波束赋型权值W
zf
和频域信号获取最优时域信号，具体包括以下步骤：
[0032]基站侧通过功率回退后的波束赋型权值W
zf
得到乘权值后的频域信号：
[0033][0034]其中，表示未乘权值的第i
ant
天线频域信号，F(i
ant
)表示乘权值后的第i
ant
天线频域信号，i
ant
表示天线索引；
[0035]基站侧通过乘权值后的频域信号获取最优时域信号：
[0036][0037]其中，表示时域信号，表示乘权值后频域信号，N表示FFT点数，i
ant
表示天线索引。
[0038]本专利技术的另一目的在于提供一种基于ZF和SVD混合预编码的波束赋形优化装置，包括：
[0039]计算模块，用于根据输入的每个用户设备UE的信道估计矩阵SRS H，采用奇异值分解SVD算法计算得到每UE通过SVD算法后对应的右奇异向量
[0040]拼接模块，用于将通过SVD算法得到的右奇异向量进行拼接，获得所有UE的拼接矩阵H
SVD
；
[0041]向量获取模块，采用ZF算法对所述拼接矩阵H
SVD
进行计算，得到权值向量W
zf
；
[0042]功率回退模块，用于对所述权值向量W
zf
进行功率回退，得到波束赋型权值
[0043]信号获取模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ZF和SVD混合预编码的波束赋形优化方法，其特征在于，包括以下步骤：基站侧根据输入的每个用户设备UE的信道估计矩阵SRS H，采用奇异值分解SVD算法计算得到每UE通过SVD算法后对应的右奇异向量将通过SVD算法得到的右奇异向量进行拼接，获得所有UE的拼接矩阵H
SVD
；采用ZF算法对所述拼接矩阵H
SVD
进行计算，得到权值向量W
zf
；对所述权值向量W
zf
进行功率回退，得到波束赋型权值基站侧通过波束赋型权值和未乘权值的频域信号获取最优时域信号。2.根据权利要求1所述的基于ZF和SVD混合预编码的波束赋形优化方法，其特征在于，所述将通过SVD算法得到的右奇异向量进行拼接，获得所有UE的拼接矩阵H
SVD
，包括以下步骤：分RB计算对应SVD分解后的右奇异矩阵[U
i_UE,i_RB
,S
i_UE,i_RB
,V
i_UE,i_RB
]＝svd(H
i_UE,i_RB
)其中，i_UE＝0，...，M
‑
1；i_RB＝0，...，RB
num
‑
1；H
i_UE,i_RB
为UE第i_RB对应的信道估计矩阵SRS H，维度为l
i_UE
*Ant
num
；V
i_UE,i_RB
为SVD分解右奇异矩阵，维度为Ant
num
*Ant
num
，为需要的右奇异矩阵，维度为l
i_UE
*Ant
num
；将上一步得到的M个UE进行SVD分解后的右奇异矩阵进行拼接得到H
SVD
，维度为RB
num
*L*Ant
num
，空分总流数为，空分总流数为其中，RB
num
为空分RB个数，l
i_UE
为每UE调度流数，Ant
num
为基站天线个数，H
SVD,i_RB
为第i_RB拼接结果，所有RB拼接完成得到H
SVD
。3.根据权利要求2所述的基于ZF和SVD混合预编码的波束赋形优化方法，其特征在于，所述权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，余秋星，
申请(专利权)人：杭州红岭通信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：