[发明专利]一种单小区多用户毫米波大规模MIMO波束成形方法及装置

权利要求书

1.一种单小区多用户毫米波大规模MIMO波束成形方法，其特征在于，包括：

建立单小区多用户下行MIMO系统；其中，所述MIMO系统下的基站端和每一用户端均采用全连接混合波束成形架构；

所述MIMO系统下的基站端和每一用户端均采用全连接混合波束成形架构，具体为：所述基站端配置N_BS根天线、M_BS根射频链路，支持K个所述用户端同时接入，每一所述用户端配置N_MS根天线、M_MS根射频链路，支持并行的N_S个数据流；其中，N_S≤M_MS≤N_MS，KN_S≤M_BS≤N_BS；

分别对每一所述用户端的信道矩阵进行特征值分解，得到目标特征值，并对所述目标特征值对应的目标特征向量进行恒模约束，得到每一所述用户端的模拟合并器，继而得到所述基站端的模拟预编码器；

所述继而得到所述基站端的模拟预编码器，具体为：采用基于等效信道增益的预编码方法，根据所有所述用户端的模拟合并器、信道矩阵，得到所述基站端的模拟预编码器；

根据所有所述用户端的模拟合并器、信道矩阵和所述基站端的模拟预编码器，生成每一所述用户端的左奇异矩阵和右奇异矩阵，继而获得所述基站端的数字预编码器和每一所述用户端的数字合并器；

所述根据所有所述用户端的模拟合并器、信道矩阵和所述基站端的模拟预编码器，生成每一所述用户端的左奇异矩阵和右奇异矩阵，具体为：分别根据每一所述用户端的模拟合并器、信道矩阵和所述基站端的模拟预编码器，得到每一所述用户端的等效基带信道矩阵；对于每一所述用户端，根据其余所述用户端的等效基带信道矩阵定义每一所述用户端的干扰矩阵；分别根据每一所述用户端的等效基带信道矩阵和所述干扰矩阵的零空间正交基构造处理矩阵，并对所述处理矩阵进行奇异值分解，得到每一所述用户端的左奇异矩阵和右奇异矩阵；

所述继而获得所述基站端的数字预编码器和每一所述用户端的数字合并器，具体为：根据所有所述用户端的右奇异矩阵和所述干扰矩阵的零空间正交基，得到所述基站端的数字预编码器，根据每一所述用户端的左奇异矩阵得到每一所述用户端的数字合并器。

2.如权利要求1所述的单小区多用户毫米波大规模MIMO波束成形方法，其特征在于，所述分别对每一所述用户端的信道矩阵进行特征值分解，得到目标特征值，并对所述目标特征值对应的目标特征向量进行恒模约束，得到每一所述用户端的模拟合并器，具体为：

将所述用户端的信道矩阵转化为方阵，对所述方阵进行特征值分解，得到若干个特征值；

按照特征值从大到小的顺序从所有所述特征值中选择预设数量的所述特征值作为所述目标特征值；

根据所述目标特征值求解对应的所述目标特征向量，获取所述目标特征向量的相位值矩阵幅度；

根据所述相位值矩阵幅度和所述目标特征向量，得到所述用户端的模拟合并器。

3.如权利要求2所述的单小区多用户毫米波大规模MIMO波束成形方法，其特征在于，所述预设数量等于所述用户端的射频链路数。

4.如权利要求1所述的单小区多用户毫米波大规模MIMO波束成形方法，其特征在于，所述采用基于等效信道增益的预编码方法，根据所有所述用户端的模拟合并器、信道矩阵，得到所述基站端的模拟预编码器，具体为：

根据所有所述用户端的模拟合并器、信道矩阵，得到中间信道，并采用基于等效信道增益的预编码方法，根据所述中间信道得到所述基站端的模拟预编码器。

5.如权利要求1所述的单小区多用户毫米波大规模MIMO波束成形方法，其特征在于，所述分别根据每一所述用户端的等效基带信道矩阵和所述干扰矩阵的零空间正交基构造处理矩阵，具体为：

对所述干扰矩阵进行奇异值分解，得到所述干扰矩阵的零空间正交基；

将所述用户端的等效基带信道矩阵与所述干扰矩阵的零空间正交基相乘，构造所述处理矩阵。

6.一种单小区多用户毫米波大规模MIMO波束成形装置，其特征在于，包括：

MIMO系统建立模块，用于建立单小区多用户下行MIMO系统；其中，所述MIMO系统下的基站端和每一用户端均采用全连接混合波束成形架构；

所述MIMO系统下的基站端和每一用户端均采用全连接混合波束成形架构，具体为：所述基站端配置N_BS根天线、M_BS根射频链路，支持K个所述用户端同时接入，每一所述用户端配置N_MS根天线、M_MS根射频链路，支持并行的N_S个数据流；其中，N_S≤M_MS≤N_MS，KN_S≤M_BS≤N_BS；

模拟域设计模块，用于分别对每一所述用户端的信道矩阵进行特征值分解，得到目标特征值，并对所述目标特征值对应的目标特征向量进行恒模约束，得到每一所述用户端的模拟合并器，继而得到所述基站端的模拟预编码器；

所述继而得到所述基站端的模拟预编码器，具体为：采用基于等效信道增益的预编码方法，根据所有所述用户端的模拟合并器、信道矩阵，得到所述基站端的模拟预编码器；

数字域设计模块，用于根据所有所述用户端的模拟合并器、信道矩阵和所述基站端的模拟预编码器，生成每一所述用户端的左奇异矩阵和右奇异矩阵，继而获得所述基站端的数字预编码器和每一所述用户端的数字合并器；

所述根据所有所述用户端的模拟合并器、信道矩阵和所述基站端的模拟预编码器，生成每一所述用户端的左奇异矩阵和右奇异矩阵，具体为：分别根据每一所述用户端的模拟合并器、信道矩阵和所述基站端的模拟预编码器，得到每一所述用户端的等效基带信道矩阵；对于每一所述用户端，根据其余所述用户端的等效基带信道矩阵定义每一所述用户端的干扰矩阵；分别根据每一所述用户端的等效基带信道矩阵和所述干扰矩阵的零空间正交基构造处理矩阵，并对所述处理矩阵进行奇异值分解，得到每一所述用户端的左奇异矩阵和右奇异矩阵；

所述继而获得所述基站端的数字预编码器和每一所述用户端的数字合并器，具体为：根据所有所述用户端的右奇异矩阵和所述干扰矩阵的零空间正交基，得到所述基站端的数字预编码器，根据每一所述用户端的左奇异矩阵得到每一所述用户端的数字合并器。