[发明专利]一种基于等效信道的大规模MIMO系统混合预编码方法

权利要求书

1.一种基于等效信道的大规模MIMO系统混合预编码方法，包括以下步骤：

步骤一：发射端对信道矩阵H进行奇异值分解，计算出全数字预编码矩阵F_opt；

步骤二：在射频链路数与数据流数目相等的情况下对F_opt进行奇异值分解，获得模拟移相器预编码矩阵F_RF与基带数字编码矩阵F_BB；

步骤三：利用等效信道概念构造一个新的模拟移相器预编码矩阵，获得新的改写矩阵；

步骤四：由步骤三得到的改写矩阵求解等效信道矩阵根据信道矩阵H和等效信道矩阵求得幅度可变的模拟预编码矩阵F_au，最后构成混合预编码矩阵；

步骤五：在接收端以最小均方误差法获得无约束组合器矩阵W_MMSE，对接收信号进行合并。

2.根据权利要求1所述的基于等效信道的大规模MIMO系统混合预编码方法，其特征在于，所述步骤一的具体步骤为：

1-1)对信道矩阵H进行奇异值分解，即其中U_c是一个维度为N_Bs×N_Bs的酉矩阵,其中N_BS代表基站天线数目，是一个维度为N_s×N_s的酉矩阵，其中N_S是终端天线数目，∑_c是一个维度为N_Bs×N_s的对角矩阵；

1-2)取中的前N_s列构成F_opt矩阵。

3.根据权利要求2所述的基于等效信道的大规模MIMO系统混合预编码方法，其特征在于，所述步骤二的具体步骤为：

2-1)射频链路数与数据流数目相等时，在忽略预编码器硬件限制下，F_opt为全数字预编码矩阵时互信息达到最大，即达到最大值；其中I代表单位矩阵，ξ代表平均信号接收功率，代表方差，H^*分别表示所对应的原矩阵F_BB、F_RF、H的共轭转置矩阵；在发射端处设计混合模拟/数字预编码器表述为再对F_opt进行奇异值分解，获得包含模拟移相器角度信息的酉矩阵U_F，维度为N_Bs×N_Bs，获得酉矩阵维度为N_s×N_s，以及对角矩阵∑_F维度为N_Bs×N_s，U_F中的元素是维度为N_BS×1的列向量，中的元素是维度为N_S×1的列向量；

2-2)在射频链路数与数据流数目相等时，对U_F的每个元素进行归一化，形成的新矩阵F_RF作为模拟移相器预编码矩阵，即，取U_F矩阵的前N_s列，在归一化后用作模拟移相器预编码矩阵，矩阵F_RF如下所示：

代表第N_s行N_BS列的元素；

F_RF矩阵得到后即可得出相应的基带预编码F_BB矩阵，其中代表F_RF的共轭转置矩阵。

4.根据权利要求3所述的基于等效信道的大规模MIMO系统混合预编码方法，其特征在于，所述步骤三的具体步骤为：

利用等效信道理念，将步骤二中的F_opt矩阵改写为其中U_i与是F_opt奇异值分解后所获得的两个酉矩阵，F_i经过累加后等效于F_opt；σ_i是步骤二中的对角矩阵∑_F中的元素；时，F_i矩阵改写为其中代表模拟移相器，代表基带预编码矢量；将进行单位化，得到的新矩阵记做新的矩阵用作模拟移相器矩阵使用；此时的改写为