基于QR分解与波束增益对准的混合预编码方法技术

本发明专利技术公开了一种基于QR分解与波束增益对准的混合预编码方法。本发明专利技术基于透镜天线阵列的毫米波大规模MIMO系统，包括如下步骤：首先根据波束空间信道的稀疏性和功率分布构造候选波束集，对波束信道进行降维，生成一个新的波束选择搜索空间。其次对波束信道矩阵进行QR分解，以可达和速率为目标，按照递增的顺序逐一选择合适的波束，直至选出最优波束选择矩阵。最后利用波束增益对准策略设计模拟预编码，消除系统中的多用户干扰。本发明专利技术设计有使信道对角化的数字预编码器，利用QR分解与波束增益对准策略缓解功率泄露和用户干扰问题，有效提升系统性能，并且所提方案有着更高的能量效率，在不损失系统性能的前提下，节省了硬件成本，降低了系统功耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信息与通信工程，涉及无线通信系统中的毫米波大规模mimo技术，具体是一种基于qr分解与波束增益对准的混合预编码方法。

技术介绍

1、在大规模mimo系统中，针对毫米波通信时信号的传播衰减较大的问题，通常采用大规模mimo预编码技术实现高增益的波束形成，从而提升接收信号强度。若采用全数字预编码方案，需要为每根天线配备独立的射频链，这种方案在具有大量天线的大规模mimo场景中会导致极大的能量消耗和硬件成本。

2、针对这一问题研究者们提出了波束空间mimo(beamspace mimo,b-mimo)的概念，它能够通过利用毫米波信道的稀疏性有效减少rf链的数量。由于毫米波的信号传播本质上是高度定向的，因此具有能量聚焦的波束是少数，从而波束空间信道也是稀疏的。由于b-mimo中的每个波束对应于单个射频链，因此可以通过选择少量的能量聚焦波束来减少rf链的数量，而不会导致可达和速率性能的显著损失。

3、现有的波束选择方案有基于最大化信干噪比和最大化信道容量的两种不同的单波束选择方案和基于生物仿生学、干扰感知、幅度最大化的多波束选择本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于QR分解与波束增益对准的混合预编码方法，其特征在于，多用户毫米波大规模MIMO下行链路系统中，基站BS采用一个Nt个天线和NRF个射频链来服务K个用户，每个用户分配Ns个数据流；KNs×1维的发送信号经过NRF×KNs维的数字预编码映射到NRF个射频链上，经过数模转换D/A将数字信号转换为模拟信号，再经过Nt×NRF维的模拟预编码，最后通过信道将发送信号传输到多天线用户；为信道矩阵，表示第Nt个天线到第k个用户的信道增益；为模拟预编码矩阵，为数字预编码矩阵，为了使系统正常工作，需满足NRF＝KNs，为调制后的发送信号，满足P表示基站发送的总功率，为服从CN(0,σ2Ik)分布的加...

【技术特征摘要】

1.基于qr分解与波束增益对准的混合预编码方法，其特征在于，多用户毫米波大规模mimo下行链路系统中，基站bs采用一个nt个天线和nrf个射频链来服务k个用户，每个用户分配ns个数据流；kns×1维的发送信号经过nrf×kns维的数字预编码映射到nrf个射频链上，经过数模转换d/a将数字信号转换为模拟信号，再经过nt×nrf维的模拟预编码，最后通过信道将发送信号传输到多天线用户；为信道矩阵，表示第nt个天线到第k个用户的信道增益；为模拟预编码矩阵，为数字预编码矩阵，为了使系统正常工作，需满足nrf＝kns，为调制后的发送信号，满足p表示基站发送的总功率，为服从cn(0,σ2ik)分布的加性复高斯白噪声，其中σ2ik为噪声协方差矩阵；由于frf是由移相器和开关实现的，因此frf满足幅度恒定的条件其中，bk为每个用户所选择的波束...

【专利技术属性】
技术研发人员：张婷婷，曹海燕，李斌，吉杨锐，凌海坤，许方敏，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：