[发明专利]一种大规模MIMO混合预编码码本设计方法

说明书

本发明涉及一种大规模MIMO混合预编码码本设计方法，属于通信技术领域。该方法中的部分连接码本产生器设计的思路是使得混合预编码矩阵优化逼近信道矩阵的右酉矩阵，具体设计准则是使得误差函数最小，误差函数定义为模拟码本矩阵和数字码本矩阵之积与信道矩阵的右酉矩阵之差的内积。其中信道估计器用来估计信道矩阵，并对信道矩阵进行SVD分解得到右酉矩阵。本发明提出的全连接码本产生器设计的思路是利用傅里叶变换基的正交性和恒模性质，将傅里叶变换基作为全连接模拟码本，而对右酉矩阵的列向量进行傅里叶反变换后所形成的矩阵作为全连接数字码本。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种大规模MIMO混合预编码码本设计方法。

背景技术

基于大规模多输入多输出(Massive MIMO)的无线传输技术能够深度利用空间维度的无线资源，进而显著提升系统频谱效率和能量效率，已经成为当前学术界和工业界的研究热点之一。

传统数字预编码的每个天线阵元均需要一条射频链路，射频元器件的造价高且功耗大，使其并不适合大规模的天线阵列。另外，受到实现复杂度的限制，射频模拟预编码信号处理的灵活性比数字域差，因此大规模MIMO系统的一部分预编码功能转移到数字域，另一部分则保留在模拟域，从而形成的数字模拟混合处理结构，将成为阵列预编码技术的发展趋势。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大规模MIMO混合预编码码本设计方法，混合预编码器结构分为全连接结构和部分连接结构。全连接结构通过模拟预编码矩阵将一个射频连接到所有阵元上，移相器的总数为而部分连接结构将一个射频连接到个阵元上，移相器的总数为其结构参考图1所示。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

混合预编码的码本表示为V_t可以分解为模拟码本矩阵和数字码本矩阵的乘积，即V_t＝V_RFV_D。混合预编码码本全连接结构模拟预编码码本数字预编码码本部分连接结构模拟预编码码本数字预编码码本这里N_t为发送天线个数，N_r为接收天线个数，为发送射频链路数，N_s为数据流数目。

部分连接模拟码本V_RF的结构如下：

v_k为列向量，v_k的每个元素的模为1。当为部分连接结构时，当为全连接结构时，

(一)部分连接码本设计

部分连接码本设计依次执行以下4步骤：

1、信道估计器

信道估计器能准确估计大规模MIMO的频域信道冲激响应矩阵H,对信道矩阵进行SVD分解H＝UΣV^H,H的维度为N_r×N_t，其右酉矩阵V为N_t×N_t的矩阵。实际中没有取右酉矩阵V的所有列向量，而是根据数据流的个数N_s选取右酉向量的个数，即N_s＜N_r。

2、部分连接模拟码本形成器