[发明专利]一种预编码器、构建方法、计算机设备、介质、终端

说明书

本发明属于无线通信和移动计算技术领域，公开了一种预编码器、构建方法、计算机设备、介质、终端，包括：进行系统模型的构建；进行不等路径损失的预编码器设计；进行保密通信用预编码器的构建。本发明所提出的预编码器可以被视为一个改进的规则化信道反演(RCI)，它有更多的规则化参数，这些参数由用户的路径损失信息获得。该预编码器的规则化参数有一个解析，不需要数值搜索，解决了在路径损失不等情况下的RCI预编码问题。该预编码器实现了用户总和速率的提高，扩展了RCI预编码器，在各用户路径损失不一致的情况下，提高了用户的总和速率。该编码器也可以用于保密通信。由于预编码器具有解析解，所以求解规则化参数的复杂度低。

技术领域

本发明属于无线通信和移动计算技术领域，尤其涉及一种预编码器、构建方法、计算机设备、介质、终端。

背景技术

目前，多输入单输出(MISO)广播信道表示点对多点传输，其中一个多天线发射机同时将数据发送到多个单天线接收机。每个接收器从其他用户产生的干扰中解码数据。由于复杂度较低，对于MISO广播信道，可以采用规则化的信道反演(RCI)预编码。当考虑到每个用户发送机密消息和其他用户共同窃听消息的情况时，也可以得到优化安全通信总和速率的规则化参数。以上讨论的RCI的规则化参数都是基于用户路径损失相同的假设。一些文献讨论了在用户路径损失不等的情况下的RCI预编码。杨等人研究了在路径损失不一致的情况下多输入多输出(MIMO)多用户(MU)网络中的基于RCI的保密通信，通过数值搜索，得到了最优的规则化参数，但数值搜索复杂度较高。有学者提出利用梯度下降法得到了扩展的RCI预编码的参数，但用户总和速率提高有限。Muharar等人研究了在总功率约束下，基于RCI的MISO广播信道总和速率最大化。用户被分成了几组，但是假设每个组中的用户的路径损失相等。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有预编码中，假设每个组中的用户的路径损失相等，该假设与实际情况不符合，实际情况下由于用户随机广泛的分布，每个用户的路径损失不一致。

解决以上问题及缺陷的难度为：传统的RCI编码器，没有考虑用户路径损失不一致的情况。其他学者提出的在路径损失不一致的情况下的预编码器有如下问题：1：算法复杂度高，规则化参数没有解析解，需要数值搜素。2：采用梯度下降法搜索只能在传统的RCI规则化参数附近搜索一个局部最优解，且梯度下降法是一个迭代算法，需要一定的计算复杂度。3：将用户分为几个组，每个组中的用户假定具有相同的路径损失，这种方法没有从根本上解决路径损失不相同的问题。

解决以上问题及缺陷的意义为：本发明的预编码器考虑了用户具有不同的路径损失，提高了用户的总和速率。考虑到用户传输保密信息，该编码器还可以用于实现在用户具有不同路径损失的情况下的用户保密通信，提高用户的安全通信总和速率。由于本预编码器的规则化参数具有解析解，该编码器的复杂度低。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种预编码器、构建方法、计算机设备、介质、终端。

本发明是这样实现的，一种预编码器的构建方法，所述预编码器的构建方法包括以下步骤：

步骤一，进行系统模型的构建；

步骤二，进行不等路径损失的预编码器设计；

步骤三，进行保密通信用预编码器的构建。

进一步，步骤一中，所述系统模型的构建，包括：

定义符号含义：(·)^H表示共轭转置；E{·}表示期望操作；表示所有m×n具有复值元素的矩阵的空间；向量是具有零均值和协方差矩阵∑的复高斯随机向量；Diag(d)表示由向量d的元素组成的对角矩阵；Tr(·)表示矩阵秩。

对于MISO广播信道，基站BS与空间分散的单天线用户通信，BS装有多天线。假设基站和用户之间为窄带信道，在第_k个用户处接收的信号是：