[发明专利]3D超大规模MIMO系统宽覆盖预编码生成方法及装置

权利要求书

1.3D超大规模MIMO系统宽覆盖预编码生成方法，其特征在于，包括：

步骤S1、生成两组长度为M_z且互相关为零的互补序列集和每组序列集都满足序列之间相互正交并且相同位置元素模平方和为常数，同时每组序列集的角度功率谱目标函数均为a_z(u)，其中M_z为面阵天线阵列每一垂直列上的天线个数，r为传输数据流数；

步骤S2、生成一对长度为M_x的互补序列φ和该互补序列对元素恒模并满足非零元位置互补，同时其角度功率谱之和的目标函数为a_x(υ)，其中M_x为面阵天线阵列每一水平行上的天线个数；

步骤S3、根据步骤S1中生成的两组互补序列集以及步骤S2中生成的互补序列对，再基于生成第i流上M_x×M_z宽覆盖预编码矩阵，其中上标T表示转置函数，表示克罗内克积；

所述宽覆盖预编码矩阵P满足以下约束：

a、可分离约束，表达式为：其中，u，υ分别是垂直方向和水平方向余弦，u(u，υ)为空间舵矢量，a_z(u)表示为所述步骤S1中序列集的角度功率谱目标函数，a_x(υ)表示为所述步骤S2中互补序列对度功率谱之和的目标函数；

b、等发射功率约束，表达式为：其中，为M_t维单位阵，diag(·)表示由矩阵对角元构成的对角阵；

c、半酉约束，表达式为：其中，上标H表示共轭转置函数；

其中，将目标函数a_z(u)和a_x(υ)定义为升余弦函数，即：

2.根据权利要求1所述的3D超大规模MIMO系统宽覆盖预编码生成方法，其特征在于，所述预编码矩阵根据P＝[υec(P₁)，υec(P₂)，…，υec(P_r)]组成一个M_xM_z×r预编码矩阵，其中υec为向量化函数。

3.根据权利要求1所述的3D超大规模MIMO系统宽覆盖预编码生成方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述生成两组长度为M_z且互相关为零的互补序列集和的方法具体包括：根据由给定序列集{d₁，d₂，...，d_r}构造另一序列集{f₁，f₂，...，f_r}，其中r设置为偶数，上标表示共轭负方向运算，n表示向量的维度，上标*表示共轭函数；

所述目标函数a_z(u)的表达式，具体为：其中，v_z(u)为垂直方向舵矢量。

4.根据权利要求1所述的3D超大规模MIMO系统宽覆盖预编码生成方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述生成一对长度为M_x的互补序列φ和的方法具体包括：令

其中，ρ_k，λ_l均表示为待优化求解的变量，k，l＝1，2，...，M_x/2，序列对φ和的角度功率谱和满足：

其中，v_x(υ)为水平方向舵矢量。

5.3D超大规模MIMO系统的发送端装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-4任一项所述的3D超大规模MIMO系统宽覆盖预编码生成方法。