[发明专利]面向大规模MIMO的误码率可控的符号级混合预编码方法

权利要求书

1.一种面向大规模MIMO的误码率可控的符号级混合预编码方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)根据系统参数设定和信道状态信息，建立接收信号模型，其中，对于一个配备N_T根天线、N_R根射频链路的基站，服务K个用户终端的系统模型，基站与第k个用户之间的信道服从准静态块衰落，第k个用户在第t时刻的接收信号y_k,t表示为：

其中，T是传输的符号块长度，和分别表示t时刻的模拟预编码和数字预编码，表示加性复高斯白噪声，是噪声方差，则t时刻所有用户的接收信号表示为：

其中，

(2)根据接收信号，建立发射端混合预编码信号与接收端符号错误概率SEP之间的关系模型；

(3)根据SEP约束，以及模拟预编码器、数字预编码器的变化速率，进行多符号级模拟预编码和符号级数字预编码的匹配，并建立以发射功率最小化为目标的优化问题，具体包括：根据SEP约束和发射功率最小化目标，记模拟预编码器变化1次时，数字预编码器变化L次，L是大于1的整数，且令T是L的整数倍，得到多符号级模拟和符号级数字混合预编码方案中的优化问题：

其中，t＝(t₁-1)L+t₂，t₁是模拟预编码器的变化时间，t₂是为了表示数字预编码器的变化时间而引用的变量；“min”表示最小化运算；“s.t.”表示约束条件，(1)是关于模拟预编码器的离散相位约束，(2)是关于每个用户在每个时刻的SEP约束，ε_k是每个用户的误码率阈值，SEP_k,t是当发射信号利用的符号是s_k,t时用户k在t时刻译码的符号错误概率，其元素总数为Q＝2^B，B是比特位数；

(4)针对所建立的优化问题，首先求解SEP约束下最小化发射功率的符号级全数字预编码，再建立符号级全数字预编码和符号级混合预编码器的最小二乘问题，求解该最小二乘问题得到基于SEP约束下的混合预编码信号。

2.根据权利要求1所述的面向大规模MIMO的误码率可控的符号级混合预编码方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：

待发射符号记为s_k,t表示t时刻发射给第k个用户的符号，K为用户数目，令是多进制正交幅度调制星座图所对应的点集：

其中，N是一个正整数，分别表示实部和虚部，则星座图的大小为M＝4N²；

在接收端，为了成功检测，要求发射信号满足：

其中，和分别表示中星座点实部和虚部的最小间隔，则接收端解调信号为：

其中，dec(x)表示将x投影到最近的星座点；

因此，用户k在t时刻的接收端符号错误概率表示成：

令则发射端混合预编码信号与接收端符号错误概率SEP之间的关系模型表示为：

其中，Q(·)为Q函数。

3.根据权利要求2所述的面向大规模MIMO的误码率可控的符号级混合预编码方法，其特征在于，所述约束条件(2)关于SEP_k,t约束进行如下等价转化：

令则约束(2)的充分条件为带入发射端混合预编码信号与接收端符号错误概率之间的关系模型并推导得到：

其中，

4.根据权利要求1所述的面向大规模MIMO的误码率可控的符号级混合预编码方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：

1)基于符号级全数字预编码设计目的，建立SEP约束下最小化发射功率问题，并求解该问题，得到符号级全数字预编码，表示为x_t；

2)建立所得符号级全数字预编码和符号级混合预编码器的最小二乘问题，并求解，所述最小二乘问题为通过原优化问题转化的个欧氏距离最小化问题，即对

利用最小二乘法通过依次更新模拟预编码器中列向量来求解上述转化后的优化问题。

5.根据权利要求4所述的面向大规模MIMO的误码率可控的符号级混合预编码方法，其特征在于，所述利用最小二乘法通过依次更新模拟预编码器中列向量包括：

a)多符号模拟预编码决定了矩阵每一次都是更新L列向量，对使用混合预编码器逼近符号级全数字预编码信号的残差值，残差值定义为：

其中，

b)根据得到每次更新的相位值，令l₂＝(l₁-1)L+1,l₃＝l₁L，

其中，表示PS相应的分辨率，[x]表示对x进行四舍五入运算，和分别是和矩阵中各个元素的角度值；

c)利用最小二乘法求解相应的数字预编码矩阵：

d)重复步骤b)和c)，直到算法达到预设收敛条件，输出F_RF,f_BB。