[发明专利]基于OFDM的混合预编码设计方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于OFDM的混合预编码设计方法及装置，其中，该方法包括：根据通信需求选择OFDM中子载波的数量，对不同子载波上的数据流由各自的数字预编码矩阵进行基带数字预编码，通过快速傅里叶逆变换转换到时域信号，经由射频链路到达模拟预编码部分，通过相位调制实现编码；根据优化问题设计混合预编码器，对优化问题进行化简，根据优化目标函数增益选择与天线相连的射频链路和移相器相位，设计模拟预编码器，利用信道二阶统计特性简化模拟预编码矩阵设计；根据等效实时低维的信道信息设计数字预编码器，采用基带线性数字预编码，消除子载波上信号的干扰。该方法有效地提升系统的频谱效率，同时具有较低的计算复杂度和硬件复杂度。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基于OFDM的混合预编码设计方法及装置。

背景技术

大规模MIMO(Multiple Input Multiple Output，多入多出)技术需要大规模的射频链路，每一根天线连接一条专属的射频链路，由此将会带来巨大的能量开销和硬件成本。为缓解这个问题，混合预编码技术被提出。混合预编码包括数字预编码和模拟预编码两个部分，与基带的全数字编码相比，相当于牺牲了预编码的灵活性来换取系统能耗的降低：由于只需要远少于天线数量的射频链路去驱动大规模的天线阵列，因此能够大大地降低能量损耗和硬件复杂度。

宽带频率选择性衰落信道场景下的研究具有重要的实际意义和挑战性。对于频率选择性衰落信道的混合预编码的研究成为了一个新的研究热点。对于频率选择性衰落信道，基于OFDM(Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing，正交频分复用)的混合预编码技术将其转换为多个并行的窄带平衰落信道。与此同时，对于大规模MIMO系统来说，获取实时高维的CSI会增加训练和反馈的开销，带来延迟和误差风险，对于OFDM系统，由于需要对每一个子载波的信道进行估计，进一步增加信道估计和反馈的压力。为了进一步降低混合预编码的设计复杂度，利用子载波之间空间相关性，由此提出了新的混合预编码设计方案。但是其系统性能和计算复杂度仍然有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于OFDM的混合预编码设计方法，该方法有效地提升系统的频谱效率，同时具有较低的计算复杂度和硬件复杂度。

本发明的另一个目的在于提出一种基于OFDM的混合预编码设计装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于OFDM的混合预编码设计方法，包括：

根据通信需求选择OFDM中子载波的数量，对不同子载波上的数据流由各自的数字预编码矩阵进行基带数字预编码，并通过快速傅里叶逆变换转换到时域信号，经由射频链路到达模拟预编码部分，通过相位调制实现编码；

根据优化问题设计混合预编码器，对所述优化问题进行化简，根据优化目标函数增益选择与天线相连的射频链路和移相器相位，设计模拟预编码器，利用信道二阶统计特性简化模拟预编码矩阵设计；

根据等效实时低维的信道信息设计数字预编码器，采用基带线性数字预编码，消除子载波上信号的干扰。

本发明实施例的基于OFDM的混合预编码设计方法，针对宽带频率选择性衰落性能，能够简化系统的硬件复杂度、降低计算复杂度，显著地提升系统的频谱效率。利用信道的二阶统计特性设计预编码器，对于大规模MIMO系统来说，能够降低获取高维实时信道状态信息的训练和反馈的开销。

另外，根据本发明上述实施例的基于OFDM的混合预编码设计方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，模拟预编码部分采用动态子连接结构，所述动态子连接结构中，每一根天线通过移相器与一条射频链路相连，天线对射频链路的选择由选择网络实现，由信道二阶统计特性。