[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

说明书

本发明公开了一种单小区多用户毫米波大规模MIMO波束成形方法及装置。该方法包括：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；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；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。本发明能够保证在不同阵列下均能获得良好的频谱效率性能。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种单小区多用户毫米波大规模MIMO波束成形方法及装置。

背景技术

大规模多入多出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)通信系统通过在基站端部署数十根甚至数百根天线来同时服务多个用户，能够显著地提高系统容量和可靠性。预编码技术能够提供充分的波束成形增益，同时消除用户之间的干扰。目前，在毫米波大规模MIMO系统中广泛采用混合预编码技术。支持多用户多数据流传输的毫米波大规模MIMO系统下的混合预编码技术主要有混合块对角化波束成形技术。在实际应用中，混合块对角化波束成形技术在ULA阵列下的频谱效率性能最佳，但在其他阵列，比如UPA阵列下的频谱效率性能明显下降，混合块对角化波束成形技术在不同阵列下的通用性较差，难以保证在不同阵列下均能获得良好的频谱效率性能。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种单小区多用户毫米波大规模MIMO波束成形方法及装置，能够保证在不同阵列下均能获得良好的频谱效率性能。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明一实施例提供一种单小区多用户毫米波大规模MIMO波束成形方法，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；

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；

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。

进一步地，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。

进一步地，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。