[发明专利]一种基于矩阵多项式展开的低复杂度RCI预编码算法在审

专利信息
申请号: 202010460010.9 申请日: 2020-05-27
公开(公告)号: CN111769858A 公开(公告)日: 2020-10-13
发明(设计)人: 白娟;董涛;张秦;郑桂妹;周延年 申请(专利权)人: 中国人民解放军空军工程大学
主分类号: H04B7/0456 分类号: H04B7/0456;H04L25/02
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地址: 710038 陕西*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 矩阵 多项式 展开 复杂度 rci 预编 算法
【说明书】:

发明公开了一种基于矩阵多项式展开的低复杂度RCI预编码算法,该算法首先将RCI预编码中高维协作矩阵分解为对角矩阵和中空矩阵相加的形式,可以有效减小高维矩阵幂级运算量,为了进一步提高近似精度,引入矩阵多项式修正因子向量,并通过最小范数方法获取多项式修正因子向量的闭式解,该算法采用较少的多项式阶数就可以获得与RCI预编码近似的安全性能,大大降低了运算量。

技术领域

本发明涉及网络技术领域,具体是一种基于矩阵多项式展开的低复杂度RCI预编码算法。

背景技术

大规模MIMO技术能够大幅提升网络容量、频谱效率和能量效率等特点,已成为5G及未来无线网络关键技术之一。可以说,大规模MIMO网络是5G及未来无线通信系统主要网络形态之一。随着智能终端的海量增加,小区间共用频谱,导致小区间和小区内干扰日益复杂,从信息角度来说,干扰也意味着信息的泄露,大规模MIMO网络面临着严峻的安全问题,为保障信息的可靠传输,网络安全已成为大规模MIMO网络必须解决的先决条件之一。从物理层而言,多小区、多用户之间的协作预编码是实现大规模MIMO网络安全性能的关键之一。通过预编码可以有效抑制小区内和小区间干扰,进而有效抑制信息泄露,保障信息安全的传输。目前,大规模MIMO系统多采用MRT,ZF,RCI等线性预编码方案,而RCI预编码结合了MRT,ZF优点,在安全性能方面明显优于MRT和ZF预编码。但是,随着基站天线数目、小区用户数目、协作基站数目的大幅度提升,RCI预编码高维矩阵维度急速攀升,带来高复杂运算量问题。现有的基于RCI的低复杂度预编码主要有截断多项式展开(Truncatedpolynomialexpansion,TPE)预编码方案,该方案主要利用矩阵多项式展开代替RCI高维矩阵的求逆运算,基于TPE的低复杂度预编码采用较少的阶数就可以取得与RCI近似的安全性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于矩阵多项式展开的低复杂度RCI预编码算法,以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

一种基于矩阵多项式展开的低复杂度RCI预编码算法,包含以下步骤:

A、利用随机矩阵大系统分析方法得到RCI预编码最优调整因子αopt

B、利用求逆矩阵分解为简单矩阵多项式形式

C、利用最小范数法求解不同阶数下的最优多项式因子;

D、得到不同阶数下的安全和速率。

作为本发明的进一步技术方案:所述步骤A分析的对象需要建立信号模型。

作为本发明的进一步技术方案:所述信号模型为一个下行多小区大规模MIMO系统,小区数为M,每个小区的基站BS均配置N根天线,且可同时发送不同的保密信息给个用户。所有基站共用资源,频率复用因子为1。

作为本发明的进一步技术方案:每个小区存在一个被动窃听者,窃听者的信道状态信息是无法获取的,假设每个窃听者配置NE根天线,因此,下行实际信道为其中,为信道估计,为信道估计误差。

作为本发明的进一步技术方案:对于联合处理协作方法,基站间共享所有用户的CSI和发送数据,合法用户的RCI预编码为其中,α为RCI预编码正规化调整因子。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:(1)采用较小的多项式阶数,收敛性能好;(2)多项式展开因子只需求一个值,即可得到多项式因子向量;(3)基站天线数目、小区数目、小区用户数目可以任意,窃听者天线数目可以任意;(4)采用RCI预编码运算量为Ο(4M3NK2),而采用本发明算法运算量为Ο(2M2NK),大幅降低运算量。

附图说明

图1为信号模型图。

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