[发明专利]一种基于中间信道的单用户低复杂度混合预编码方法

说明书

本发明公开了一种基于中间信道的单用户低复杂度混合预编码方法，首先对信道矩阵H进行奇异值分解，获得全数字预编码矩阵F_opt；然后对F_opt进行奇异值分解，获得最优的模拟预编码矩阵从中提取出角度信息组成模拟预编码器矩阵F_RF；接着将得到的F_RF和H构成中间信道矩阵再对进行奇异值分解获得最优的模拟组合器矩阵从中提取出角度信息组成模拟组合器矩阵W_RF；最后将H、F_RF以及W_RF组合成等效信道矩阵H_eq，对H_eq进行奇异值分解获得数字预编码器和数字组合器。本发明的混合预编码算法无需迭代计算，有效降低了计算复杂度，性能与其它算法相比也有明显的提高，并且实用性强。

技术领域

本发明涉及大规模MIMO系统领域，特别涉及一种基于中间信道的单用户低复杂度混合预编码方法。

背景技术

多输入多输出(MIMO)是无线通信系统中依靠多天线同时传输多数据流的技术。当使用MIMO同时与多个终端通信时，我们称之为多用多输入多输出(Multi-User MIMO)。大规模MIMO是传统MIMO的升级，在传统MIMO的基础上在基站和用户端增加了更多的天线。大规模作为5G关键技术之一，可有效地提升数据速率和链路可靠性。大规模MIMO技术在满足更高数据吞吐量需求的同时，能够有效地改善多用户无线通信系统的服务质量，能够提高频谱效率1～2个数量级，上述特性使得大规模MIMO成为下一代无线通信系统中的核心技术。

预编码技术在大规模MIMO系统中有着重要作用，通过发射端的预编码处理，可以有效地消除多用户干扰，从而大大提高系统容量；但是传统的全数字预编码要求每根天线都要与一根射频链路相连接，系统的硬件成本和功率损失会非常大，不能满足实际的要求，因此能够有效降低硬件成本和功率损失的混合预编码被提了出来。但是目前大多数混合预编码算法存在复杂度较高、和全数字预编码性能差距较大等缺点，不能很好地适应实际的大规模MIMO系统。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种算法简单、实用性强的基于中间信道的单用户低复杂度混合预编码方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于中间信道的单用户低复杂度混合预编码方法，包括以下步骤：

步骤一：对信道矩阵H进行奇异值分解，获得全数字预编码矩阵F_opt；

步骤二：对F_opt进行奇异值分解，获得最优的模拟预编码矩阵然后从中提取出角度信息组成符合约束条件的模拟预编码器矩阵F_RF；

步骤三：根据得到的模拟预编码器矩阵F_RF和信道矩阵H构建中间信道矩阵

步骤四：对中间信道矩阵进行奇异值分解获得最优的模拟组合器矩阵然后从最优的模拟组合器矩阵中提取出角度信息组成模拟组合器矩阵W_RF；

步骤五：将信道矩阵H、模拟预编码器矩阵F_RF以及模拟组合器矩阵W_RF组合成等效信道矩阵H_eq，然后对等效信道矩阵H_eq进行奇异值分解获得数字预编码器和数字组合器。

上述基于中间信道的单用户低复杂度混合预编码方法，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：H＝UΣV^*，其中U是维度为N_r×N_r的酉矩阵，N_r为用户天线数目，V^*是维度N_t×N_t的酉矩阵，N_t为基站天线数目，Σ是维度为N_t×N_r的对角矩阵；