[发明专利]一种用于大规模MIMO波束形成的不规则拼接子阵架构

权利要求书

1.一种用于大规模MIMO波束形成的不规则拼接子阵架构，对于全数字波束形成MIMO系统，其特征在于，每一条射频链路通过一个功分器连接两个相邻的天线单元，对于混合数字波束形成MIMO系统来说，其特征在于，每一个模拟移相器通过一个功分器连接两个相邻的天线单元；在设计这两种MIMO系统时，首先以MIMO信道容量为优化目标采用遗传算法优化不规则子阵阵列排布，得到最优的阵列拓扑结构后，再以频谱效率最大化为目标设计预编码和解码矢量。

2.根据权利要求1所述的一种用于大规模MIMO波束形成的不规则拼接子阵架构，其特征在于，所述的排布优化方法其优化模型如下所示

其中logdet()代表对矩阵求行列式再求以2为底的对数，N_t为发射端配置的天线单元数目，N_r个为用户接收端配置的天线单元数目，H为预先得到的信道矩阵，I为单位矩阵，矩阵维数为T_sub为二进制的发射阵列排布矩阵，R_sub为二进制的接收阵列排布矩阵，ρ为发射功率，为噪声功率，()^H表示对矩阵求共轭转置。

3.根据权利要求1所述的一种用于大规模MIMO波束形成的不规则拼接子阵架构，其特征在于，阵列排布优化得到了优化结果后对于全数字波束成形MIMO系统，设计预编码和解码矢量的优化模型为

其中logdet()代表对矩阵求行列式再求以2为底的对数，N_s为独立数据流的数目ρ为发射功率，为噪声功率，代表对矩阵求广义逆，()^H表示对矩阵求共轭转置，F_BB是一个N_t×N_s维的数字域预编码矢量，N_t为发射端配置的天线单元数目，W_BB是一个N_r×N_s维的数字域解码矢量，N_r个为用户接收端配置的天线单元数目，代表对矩阵求F范数的平方；对于混合数字波束成形MIMO系统，设计模拟域和数字域的预编码和解码矢量的优化模型为

其中logdet()代表对矩阵求行列式再求以2为底的对数，N_s为独立数据流的数目ρ为发射功率，为噪声功率，代表对矩阵求广义逆，()^H表示对矩阵求共轭转置，F_BB是一个维数字域预编码矢量，F_RF是一个维模拟域预编码矢量，W_BB是一个维的数字域解码矢量，W_RF是一个维的模拟域解码矢量。是发射端的射频链路数目，是接收端的射频链路数目，N_t为发射端配置的天线单元数目，N_r个为用户接收端配置的天线单元数目，代表对矩阵求F范数的平方。