[发明专利]基于毫米波大规模天线系统的混合预编码优化方法

权利要求书

1.一种基于毫米波大规模天线系统的混合预编码优化方法，包括步骤：

S1：针对一毫米波大规模天线系统建立一基于GMD的混合预编码MIMO模型；所述毫米波大规模天线系统包括至少一发射端和至少一接收端，所述发射端包括依次连接的一基带编码器、至少一第一射频和多个发射端天线；所述接收端包括依次连接的多个用户端天线、至少一第二射频和一基带合并器；

S2：建立一Saleh-Valenzuela毫米波信道模型；

S3：获得所述毫米波大规模天线系统的单个小区单个用户的下行传输场景下的一系统频效公式R；

S4：利用SVD的方式将GMD进行转换；

S5：获得基于GMD的系统频效优化目标函数解析式R’；

S6：获得一优化目标函数；

S7：根据所述优化目标函数确定一模拟预编码方案；

S8：将按照所述模拟预编码方案配置所述毫米波大规模天线系统。

2.根据权利要求1所述的基于毫米波大规模天线系统的混合预编码优化方法，其特征在于，所述基于GMD的混合预编码MIMO模型的表达式为：

其中，y表示用户的接收信号；ρ表示平均接收功率；表示N_r×N_t维的一第一毫米波信道传输矩阵；N_r表示用户端配置的天线数目；N_t表示基站配置的天线数目；为噪声向量，服从复高斯分布σ²为噪声方差，为N_r×N_r维单位阵；P_A表示模拟预编码；P_D表示数字预编码；在下行链路通信期间，通过所述毫米波大规模天线系统的一移相器网络实现所述模拟预编码，且i表示矩阵的行数，j表示矩阵的列数。

3.根据权利要求2所述的基于毫米波大规模天线系统的混合预编码优化方法，其特征在于，所述Saleh-Valenzuela毫米波信道模型的表达式为：

其中，H表示系统信道；L表示可分辨信道路径数；β_i为第i条路径的复增益；表示第i条路径的到达角；表示第i条路径的离开角；表示用户的所述接收端对应于的天线阵列响应矢量；表示基站的所述发射端对应于的天线阵列响应矢量；对于包含N个元素的简单均匀线性阵列，所述简单均匀线性阵列的响应矢量的表达式为：

其中，k＝2π/λ，λ表示波长，d表示所述发射端天线之间和所述用户端天线之间的间距。

4.根据权利要求3所述的基于毫米波大规模天线系统的混合预编码优化方法，其特征在于，所述系统频效公式R为：

其中，I表示单位矩阵，ρ表示平均接收功率，N_s表示所述基站要发送的数据流，H表示系统信道，表示噪声功率；

基于GMD处理后的系统信道H的表达式为：

其中，表示N_r×N_r维的一第二毫米波信道传输矩阵；G₁∈C^Nr×Ns，为包含G_GMD左起Ns列向量的半正定矩阵，C^Nr×Ns表示N_r×N_s维的一第三毫米波信道传输矩阵；为酉矩阵；Q₁∈C^Nt×Ns为包含酉矩阵Q_GMD左起Ns列向量的半正定矩阵；是含有矩阵H奇异值的对角矩阵，R₁∈C^Ns×Ns是一个具有相同对角元素的上三角矩阵，R₁的对角元素包含矩阵H的前Ns个奇异值的几何均值；R₂∈C^{(Nr-N)×(Nt-Ns)}为三角矩阵，其对角元素为矩阵H自第Ns个奇异值之后的全部奇异值，“*”表示对应的矩阵元素为任意值。