[发明专利]一种用于大规模MIMO系统的不规则子阵高效求解方法

权利要求书

1.一种用于大规模MIMO系统的不规则子阵高效求解方法，其特征在于，对于全数字波束形成MIMO系统，每一条射频链路通过一个功分器连接两个或四个相邻的天线单元，在设计这种MIMO系统时，首先以MIMO信道容量为优化目标采用凸优化的方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；

所述的优化过程步骤1为将所述的MIMO信道容量为优化目标转化为计算新生成的信道矩阵与传统信道矩阵的均方根误差，通过最小化均方根误差的方案来实现信道容量的最大化，具体的优化模型如下所示

其中代表发射端采用的不规则子阵内单元的数量，对于二联网格对于四联网格向量a代表发射端的阵列排布，diag(a)表示将向量a对角化，G₁为预先计算好的矩阵，G₁[j][k]＝1，代表第j个单元被归类于第k个子阵中，G₁ diag(a)组成发射阵列排布变量T_sub，P同样为预先计算好的矩阵，I_K为一个全1的列向量，第二个约束用于保证整个阵面被全部铺满，t(s)为一个临时变量，该模型是一个混合整数二阶锥优化模型，可以采用商业求解器求解；

当步骤1中的优化模型求解得到阵列排布T_sub后，新生成的信道矩阵则为H^sub＝HT_sub，步骤2为对其频谱效率进行优化，优化模型如下所示

其中为一个维的预编码矢量，W_BB是一个N_r×N_s维的数字域解码矢量，对于该模型的求解，可以采用传统的SVD分解方法，即和W_BB分别为V和U的前N_s列，V和U通过对矩阵H^sub进行特征值分解得到，也就是H^sub＝UΣV^H，为一个N_s行N_s列的单位向量，为噪声功率，ρ为平均接收功率。