【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，尤其涉及一种基于最大化加权和速率的非线性混合预编码方法、装置。
技术介绍
1、实现超高速率数据传输是未来第六代移动通信技术(6g)的目标之一。基站采用大规模天线阵列是一种提升系统信道容量的有效策略。在大规模天线阵列中，混合预编码是一种关键技术，它可以实现在保证系统性能的同时，极大降低硬件成本和系统功耗。针对多用户混合预编码的优化设计研究近年来备受关注。
2、多用户混合预编码已有研究主要体在线性方案。多用户线性混合预编码的设计核心可概述为：在模拟域，思路一，在恒模约束的条件下，采用黎曼流行优化(manifoldoptimization,mo)的方式对模拟预编码矩阵进行优化求解(参考x.yu,j.shen,j.zhang,and k.b.letaief,“alternating minimization algorithms for hybrid precoding inmillimeter wave mimo systems,”ieee j.sel.topics signal process.,vol.10,no.3,pp.485–500,2016)；思路二，以最大化和速率为目标，将移相器网络的相位看作优化对象，将受恒模约束优化问题转化为关于相位的无约束优化问题，采用非线性共轭梯度法，对移相器的相位进行优化(参考x.su and y.jiang,“optimal zero-forcing hybrid downlinkprecoding for sum-rate maximization,”ie
3、非线性技术，如脏纸编码(dirty paper coding,dpc)，当信道状态信息(channelstate information,csi)已知在不增大总发送功率情况下，可将干扰完全消除，是实现系统吞吐量性能逼近信道容量的有效方案。提出一种面向大规模天线阵列的混合架构下的非线性预编码方案是具有挑战且复杂的，至今仍是未解之题。然而，未来6g通信中，为了实现支持更多终端设备同时接入，提出一种非线性混合预编码方案至关重要。因为，在已有线性混合预编码算法中，是通过数字域的预编码对信号进行线性处理来消除用户间的干扰。这种消除用户间干扰方式的能力受限于射频移相器数量，在有限射频移相器的情况下，系统有效服务的终端用户数量受限。
4、因此，提出一种可以有效消除多用户间干扰的非线性方案是未来通信的必然需求。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于最大化加权和速率的非线性混合预编码方法、装置，解决了：1.面向无线通信多用户大规模多输入多输出mimo，传统线性混合预编码干扰消除能力受限，从而在大量用户同时接入时系统的吞吐量难以提高的问题；
2、2.大规模天线阵列中采用模-数混合架构下的多用户可达速率容量域的问题。
3、一种基于最大化加权和速率的非线性混合预编码方法，基于脏纸编码的非线性混合预编码架构，以最大化加权和速率为目标设计混合预编码算法，包括：
4、建模以最大化加权和速率为目标的下行广播信道非线性混合预编码问题；
5、根据上下行信道的对偶性，将所述下行广播信道非线性混合预编码问题转化为与其对偶的上行多址接入信道混合合并优化问题；
6、建模上行多址接入信道以最大化加权和速率为目标的非线性混合合并优化问题；
7、对所述优化问题进行求解得到上行混合合并；
8、基于所述上下行信道的对偶性，根据上行混合合并确定下行混合预编码。
9、在本专利技术的一种实施例中，所述非线性混合预编码架构包括发送端和接收端，所述发送端和所述接收端包括非线性运算模块和/或移相器网络；其中，移相器网络为全连接拓扑结构或部分连接拓扑结构。
10、在本专利技术的一种实施例中，所述非线性运算模块包括模运算单元和/或反馈单元。
11、在本专利技术的一种实施例中，将下行广播信道非线性混合预编码优化问题转化为与其对偶的上行多址接入信道混合合并优化问题，在上行混合合并优化问题求解中，具体包括：根据给定的发送端功率分配，建模接收端的模拟合并矩阵优化问题；通过逐列优化的方法对所述接收端的模拟合并矩阵优化问题进行求解，得到移相器网络的模拟合并矩阵；根据给定的模拟合并矩阵，建模发送端的功率分配问题，通过迭代注水法求解发送端的功率分配问题；根据优化求解后的模拟合并矩阵和功率分配，建模数字合并矩阵优化问题，通过对增广矩阵进行qr分解得到数字合并矩阵。
12、在本专利技术的一种实施例中，所述建模以最大化加权和速率为目标的下行广播信道非线性混合预编码问题，具体包括：确定通信场景，获取从基站天线端发送的信号；根据所述从基站天线端发送的信号经过窄带平坦衰落信道，确定用户接收到的第一信号；基于脏纸编码的非线性系统，确定用户接收到的第二信号；根据所述第一信号和所述第二信号确定用户的信息传输速率；根据所述信息传输速率确定下行广播信道的非线性混合预编码优化问题。
13、在本专利技术的一种实施例中，所述建模上行多址接入信道以最大化加权和速率为目标的非线性混合合并优化问题，具体包括：获取基站接收到的第三信号；通过基站对所述第三信号进行混合均衡处理，得到混合合并处理后的第四信号；根据所述第四信号确定用户的信息传输速率，根据所述信息传输速率确定加权和速率；根据所述加权和速率确定最大化上行加权和速率的混合合并优化问题。
14、在本专利技术的一种实施例中，所述通过逐列优化的方法对所述接收端的模拟合并优化问题进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于最大化加权和速率的非线性混合预编码方法，其特征在于，基于脏纸编码的非线性混合预编码架构，以最大化加权和速率为目标设计混合预编码算法，包括：
2.根据权利要求1所述的基于最大化加权和速率的非线性混合预编码方法，其特征在于，所述非线性混合预编码架构包括发送端和接收端，所述发送端和所述接收端包括非线性运算模块和/或移相器网络；其中，移相器网络为全连接拓扑结构或部分连接拓扑结构。
3.根据权利要求2所述的基于最大化加权和速率的非线性混合预编码方法，其特征在于，所述非线性运算模块包括模运算单元和/或反馈单元。
4.根据权利要求1所述的基于最大化加权和速率的非线性混合预编码方法，其特征在于，将下行广播信道非线性混合预编码优化问题转化为与其对偶的上行多址接入信道混合合并优化问题，在上行混合合并优化问题求解中，具体包括：
5.根据权利要求1所述的基于最大化加权和速率的非线性混合预编码方法，其特征在于，所述建模以最大化加权和速率为目标的下行广播信道非线性混合预编码问题，具体包括：
6.根据权利要求1所述的基于最大化加权和速率的
7.根据权利要求4所述的基于最大化加权和速率的非线性混合预编码方法，其特征在于，所述通过逐列优化的方法对所述接收端的模拟合并优化问题进行求解，得到移相器网络的模拟合并矩阵，具体包括：
8.一种基于最大化加权和速率的非线性混合预编码装置，其特征在于，包括：
9.一种基于最大化加权和速率的非线性混合预编码设备，其特征在于，包括：
10.一种非易失性存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令由处理器执行，以实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于最大化加权和速率的非线性混合预编码方法，其特征在于，基于脏纸编码的非线性混合预编码架构，以最大化加权和速率为目标设计混合预编码算法，包括：
2.根据权利要求1所述的基于最大化加权和速率的非线性混合预编码方法，其特征在于，所述非线性混合预编码架构包括发送端和接收端，所述发送端和所述接收端包括非线性运算模块和/或移相器网络；其中，移相器网络为全连接拓扑结构或部分连接拓扑结构。
3.根据权利要求2所述的基于最大化加权和速率的非线性混合预编码方法，其特征在于，所述非线性运算模块包括模运算单元和/或反馈单元。
4.根据权利要求1所述的基于最大化加权和速率的非线性混合预编码方法，其特征在于，将下行广播信道非线性混合预编码优化问题转化为与其对偶的上行多址接入信道混合合并优化问题，在上行混合合并优化问题求解中，具体包括：
5.根据权利要求1所述的基于最大化加权...
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