[发明专利]一种基于信道等效的联合混合预编码方法

说明书

本发明公开了一种基于信道等效的联合混合预编码方法，首先在发射端对信道矩阵H进行奇异值分解，得到全数字预编码矩阵F_opt，对F_opt进行奇异值分解，得到模拟移相器预编码矩阵F_RF和基带数字预编码矩阵F_BB；然后计算出等效信道矩阵和补偿预编码矩阵G_au；接着在接收端利用最小均方误差MMSE准则和辅助预编码矩阵G_au计算出全数字组合矩阵W_opt，最后对W_opt进行奇异值分解，得到模拟移相器组合矩阵W_RF和基带数字组合矩阵W_BB。本发明共同设计混合预编码矩阵和组合矩阵，只在接收机的组合矩阵设计中产生一次误差，进一步提高了系统的精确度，并且本发明没有迭代计算，有效地降低了计算复杂度。

技术领域

本发明涉及一种编码方法，特别涉及一种基于信道等效的联合混合预编码方法。

背景技术

在无线通信中，由于对数据速率的需求不断增加，目前的无线频段越来越拥挤，为解决频谱资源短缺的问题，大规模MIMO技术成为学术界研究的热点。对于大规模MIMO技术有以下优点：(1)可以提供丰富的空间自由度；(2)BS能在同一时频资源为多个移动终端提供服务；(3)存在更多到达路径，提升了信号的可靠性；(4)降低了对周边基站的干扰；(5)提升了小区边缘用户平均吞吐率。同时，在大规模MIMO系统中使用有效的预编码技术可以降低系统的复杂度和硬件成本。

传统的MIMO预编码方案主要集中在基带，通过采用全数字预编码(DigitalPrecoding,DP)对信号进行空域预处理，减少数据流或用户之间的干扰，从而降低接收机处理的复杂度。在大规模MIMO系统中，由于基站天线数成百上千，而且占用的带宽更大，所以无论从设备复杂度、成本还是功耗考虑，全数字预编码都不再适用。为解决此问题，模拟数字混合预编码(Hybrid Precoding,HP)方案由此提出。

模拟数字混合预编码，其核心思想是将传统的数字预编码器分为小尺寸的数字预编码器(由少量射频链(Radio Frequency Chain,RF Chain)实现)和大尺寸的模拟预编码器(由大量模拟移相器(Phase Shifters,PS)实现)以提高天线阵列增益。这样混合预编码可以减少所需的射频链的数量，而不会造成明显的性能损失，使得混合预编码比全数字预编码器具有更高的能量效率。但是现有的混合预编码技术具有复杂度高，实用性不强等缺点。

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、实用性强的基于信道等效的联合混合预编码方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于信道等效的联合混合预编码方法，包括以下步骤：

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

步骤二：对全数字预编码矩阵F_opt进行奇异值分解，获得模拟移相器预编码矩阵和基带数字预编码矩阵

步骤三：利用等效信道概念、模拟移相器预编码矩阵和基带数字预编码矩阵计算得到等效信道矩阵

步骤四：利用信道矩阵H和等效信道矩阵计算得到补偿预编码矩阵G_au；

步骤五：在接收端利用最小均方误差MMSE准则和补偿预编码矩阵G_au计算得到全数字组合矩阵W_opt；

步骤六：对全数字组合矩阵W_opt进行奇异值分解，计算得到模拟移相器组合矩阵W_RF和基带数字组合矩阵W_BB。

上述基于信道等效的联合混合预编码方法，所述步骤一的具体步骤为：