[发明专利]大规模MIMO中基于虚拟子阵列的模拟预编码系统及方法

权利要求书

1.大规模MIMO中基于虚拟子阵列的模拟预编码方法，其特征在于，所述模拟预编码方法包括：

获取N_RF个基带数据流，并将N_RF个基带数据流通过N_RF个射频链路输入到模拟预编码器中做模拟预编码，获得N_TX个发射天线信号；

将获得的N_TX个发射天线信号通过N_TX个发射天线分别发送；

所述模拟预编码为：N_RF维基带数据向量通过y＝F_RFx做模拟预编码，获得N_TX维向量y，所述N_TX维向量y包含N_TX路信号，且由N_TX路信号通过N_TX个发射天线分别发送，N_RF≤N_TX，F_RF为模拟预编码矩阵；

所述模拟预编码器包括虚拟子阵列生成器与移相器；

所述虚拟子阵列生成器通过逐元最大化信道增益准则构建每一射频链路对应的虚拟子阵列，并将N_RF个射频链路分别与相应的发射天线连接；

所述移相器根据逐元最大化信道增益准则调整发射天线的相位；

所述逐元最大化信道增益准则为：

通过查找下行信道矩阵H的第n_TX列所有K个信道系数中模最大的系数，以优化模拟预编码矩阵F_RF，并得到较大的虚拟子阵列增益η_n；

所述模拟预编码矩阵F_RF的计算过程为：

算符表示对N_RF/K向上取整，

当q＝1，2，3，...，Q-1时，

n_TX＝(q-1)KM+1，(q-1)KM+2，...，(q-1)KM+KM

n_TX发射天线，为下行信道矩阵H的第n_TX列所有K个信道系数中具有最大模的系数的行序号，为模拟预编码矩阵F_RF的第个元素的相位；同时删除被选中M次的接收天线对应的信道系数；

当q＝Q时，

其中，n_TX＝(Q-1)KM+1，(Q-1)KM+2，…，N_TX

n_TX发射天线，为下行信道矩阵H的第n_TX列的前N_RF-(Q-1)K个信道系数中具有最大模的系数的行序号，为模拟预编码矩阵F_RF的第个元素的相位，同时删除被选中M次的接收天线对应的信道系数；

所述虚拟子阵列增益η_n表达式为：

表示由下行信道矩阵H第(k，m₁)、(k，m₂)、……、(k，m_M)元素构成的信道向量，f_n为模拟预编码向量；

所述模拟预编码向量f_n的表达式为：

k∈U，m₁，m₂，…，m_M∈A

n为第n个射频链路，算符“H”表示向量的共轭转置，A为发射天线的序号集合且A＝{1，2，...，N}，U为接收天线的序号集合且U＝{1，2，...，K}，M为虚拟子阵列的天线数。

2.根据权利要求1所述的大规模MIMO中基于虚拟子阵列的模拟预编码方法，其特征在于，所述下行信道矩阵H为：

表示基站第n_TX个天线到第k个接收天线的信道系数，和分别表示的幅度和相位。

3.根据权利要求1所述的大规模MIMO中基于虚拟子阵列的模拟预编码方法，其特征在于，所述模拟预编码矩阵F_RF中，每一列的Frobenius范数都为1。