[发明专利]一种大规模MIMO系统的信道跟踪与混合预编码方法

说明书

本发明提供一种大规模MIMO系统的信道跟踪与混合预编码方法及装置。该信道跟踪方法包括：根据入射信号的角度值和预设的角度状态预测规则，确定角度状态预测信息；根据所述角度状态预测信息，确定信道空间旋转信息；根据所述信道空间旋转信息，确定信道状态信息。该混合预编码方法包括：根据信道状态信息，确定模拟预编码参数和数字预编码参数；所述信道状态信息为根据入射信号的角度值和预设的角度状态预测规则确定的信息；根据所述模拟预编码参数和所述数字预编码参数，对调度信号集合中的多个调度信号进行混合预编码。本发明充分利用大规模MIMO角度域信号传输特征，降低信道跟踪的复杂度并提高系统的频谱效率和能量效率。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种大规模MIMO系统的信道跟踪与混合预编码方法。

背景技术

随着全球无线通信技术和互联网技术的蓬勃发展，移动用户数量呈现爆炸式增长，各种移动新业务不断涌现。未来的5G移动通信系统不仅需要支持语音功能，还必须支持数字、图像、多媒体等数据传输，在传输效率和覆盖范围等方面较4G提高一个或多个量级满足10年内移动互联网流量增加1000倍的发展需求。毫米波频段(30–300GHz)具有丰富的频谱资源，毫米波与大规模多输入多输出(multiple input multiple output；MIMO)相结合可以带来巨大的空间增益、能量效率和频谱效率，毫米波大规模MIMO成为了下一代移动通信的关键技术。

毫米波大规模MIMO系统的性能取决于信道状态信息的准确度，信道状态信息的获取是当前毫米波大规模MIMO研究的重点问题。在实际通信中，用户的持续运动使得大规模MIMO信道不断变化，且对于大规模阵列天线系统而言射频链路的数目往往是有限的，信道时变和射频链路有限给毫米波大规模MIMO的理论研究和实际应用带来了巨大的挑战。

此外，为了提升传输效率、降低功率损耗，在已知信道状态信息的情况下，通常在发送端对发送的信号做一个预先的处理，以方便接收机进行信号检测，即预编码。研究表明，对于毫米波大规模MIMO系统而言，传统简单的线性预编码(匹配滤波(matched filter；MF)预编码、迫零(zero forcing；ZF)预编码)的性能即可以达到非线性预编码(脏纸编码(dirty paper coding；DPC))的性能。然而，这需要每个天线有自己独自的射频链路，包括模数转换器,数模转换器,混频器和功率放大器等，这对于大规模系统而言，系统成本高昂，无法适用。为降低系统成本，基于数字预编码和模拟预编码相结合的混合预编码引起了人们的广泛研究。关于混合预编码的研究主要有两个方向：基于优化理论的预编码矩阵设计方法和基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform；DFT)离散格点方向传输的混合预编码方法。基于优化理论的方法计算复杂度较高，不易于在实际系统中应用；基于DFT离散格点方向传输的方法存在信道能量泄露的问题，系统性能差。

因此，在有限射频链路条件下，利用毫米波大规模MIMO自身的结构特征设计相应的时变信道跟踪与低复杂度高性能的混合预编码方法成为毫米波大规模MIMO在下一代移动通信中应用的关键。

发明内容

为解决现有的信道跟踪与预编码方法复杂度较高且性能较差的问题，本发明提供一种信道跟踪与混合预编码方法及装置。

一方面，本发明实施例提供了一种信道状态信息跟踪方法，该信道跟踪方法包括：

根据入射信号的角度值和预设的角度状态预测规则，确定角度状态预测信息；

根据所述角度状态预测信息，确定信道空间旋转信息。

根据所述信道空间旋转信息，确定信道状态信息。

另一方面，本发明实施例提供了一种信号的混合预编码方法，该预编码方法包括：

根据信道状态信息，确定模拟预编码参数和数字预编码参数；所述信道状态信息为根据入射信号的角度值和预设的角度状态预测规则确定的信息；